Har klart å få fram superleder i romtemperatur

Forskningen er publisert i Advanced Quantum Technologies og hevder å være den første observasjonen noensinne av superledning ved romtemperatur (300K) og normalt trykk ved bruk av bulk pyrolytisk grafitt.

Forskningen ble ledet av Prof. Valerii Vinokur, teknologisjef ved Terra Quantum i Sveits, sammen med professor Yakov Kopelevich og medforfattere fra Universidade Estadual de Campinas, University of Perugia, og SwissScientific Technologies.

Terra Quantum har patentert denne tilnærmingen, som Vinokur anslår kan være 100 ganger mer effektiv enn eksisterende superledende qubits. Før han begynte i Terra Quantum i 2019, var Vinokur seniorforsker ved U.S. Department of Energys Argonne National Laboratory i 30 år.

– Vårt arbeid er en eksperimentell oppdagelse som menneskeheten har ventet på i omtrent hundre år siden den første observasjonen av superledning i kvikksølv, sa Vinokur.

Pyrolytisk grafitt er en produsert form for grafitt. Forskere ved Universidade Estadual de Campinas, ledet av Kopelevich, brukte scotch tape for å kløyve grafitten til tynne ark. Disse arkene ble dekket av tette rekker av «rynker» i nesten parallelle linjer. Geometrien til disse rynkene får elektroner til å pare seg til strukturer som lar superledende strømmer flyte langs rynkene.

– Denne oppdagelsen gjort av vårt vitenskapelige team sammen med våre akademiske partnere og industripartnere åpner døren til spektakulære fremskritt innen superledende teknologi. Rom-temperatur superledning åpner en inngangsport til transformative fremskritt på tvers av bransjer, sier Markus Pflitsch, grunnlegger og administrerende direktør i Terra Quantum.

– Se for deg strømnett nesten fri for energitap, og som revolusjonerer vår tilnærming til elektrisitetsoverføring. I helsevesenet vil forbedrede MR-teknologier dukke opp, med enestående diagnostisk presisjon. Transportsektoren vil ta et stort skritt fremover med energieffektive, høyhastighets magnetisk svevende tog. Elektronikk vil gå inn i en ny æra med miniatyrisering og strømeffektivitet, sa han.

– Det nye feltet av kvanteberegning vil ha en enorm fordel siden qubitene som nå bare opererer ved 10–20 mK kan komme til romtemperaturfunksjon, la Vinokur til.

Imidlertid har det vært foreslått flere materialer som viser superledning i romtemperatur , men dette har vært vanskelig å reprodusere.

Mekanismen som fører til superledning langs de endimensjonale defektene er forklart av C. A. Trugenberger, M. C. Diamantini og V. M. Vinokur.

Tøyningssvingninger innenfor disse defektene kan beskrives av effektive topologiske målefelt, som formidler et attraktivt potensial som får elektroner inne i dråper i defektene til å pare seg og Bose-kondensere.

Den svært tynne dimensjonen til disse dråpene fører til en robust grunntilstand for parene. Kondensatdråpene danner en effektiv Josephson-forbindelsesmatrise på overflaten av grafitt, som fryser i sin topologiske Bose-metalltilstand, med gjenværende ledning på kantene som dannes av defektene.

På disse defektene forårsaker kvantefaseglidninger typisk spredning. Men på grunn av dimensjonal lodding med den todimensjonale overflaten og den tredimensjonale bulken, er kvantefaseglidninger bare toppene av bulkvirvler som beveger seg på overflaten. På grunn av den svært lille motstanden til bulken, undertrykkes bevegelsen til disse virvlene, sammen med kvantefase-glidning-indusert dissipasjon på defektene. Disse defektene blir deretter superledende.

Forskningen ble støttet av den sveitsiske oppstarten Terra Quantum som tilbyr «Quantum as a Service (QaaS)» i tre kjerneområder, fra algoritmer til kvanteberegning og kvantesikkerhet.

Kilde: eenewseurope.com