ТАСС, 31 октября. Физики из МФТИ, МГУ и Института физики твердого тела РАН выяснили, что так называемые абрикосовские вихри, квантовые магнитные "воронки", могут проникать и транспортироваться по "обычным" нанопроводам, если соединить ими кусочки сверхпроводников. Это открытие может ускорить создание компьютеров нового поколения. О результатах работы ученых сообщила пресс-служба МТФИ со ссылкой на публикацию в научном журнале Scientific Reports.
"Мы изучали то, как могут сосуществовать противоположные друг другу явления в одномерных системах "сверхпроводник - ферромагнетик". Такие системы в настоящее время вызывают большой интерес благодаря тому, что их можно применять для создания сверхпроводящих преобразователей тока, спиновых затворов или магнитной памяти", - рассказвыает один из авторов работы, научный сотрудник МФТИ Ольга Скрябина.
Вихри Абрикосова возникают внутри некоторых сверхпроводников благодаря тому, что эти материалы "несовместимы" с магнитным полем. Эти вихри стремятся вытолкнуть магнитное поле наружу в том случае, если контактируют с его линиями. Если сила поля превышает определенное значение, то сверхпроводник резко теряет свои свойства и становится "обычным" материалом.
Этот феномен, так называемый эффект Мейснера, работает неодинаково в разных материалах с нулевым сопротивлением. В сверхпроводниках первого рода магнитное поле не может существовать в принципе, а в их собратьях второго рода магнитное поле может проникать на небольшие расстояния в тех регионах, которые одновременно обладают сверхпроводящими и несверхпроводящими свойствами.
Эту особенность сверхпроводников второго рода открыл в 1957 году советский физик Алексей Абрикосов, который получил за это Нобелевскую премию в 2003 году. Позже ученые выяснили, что эта черта сверхпроводников второго рода порождает внутри них особые магнитные "воронки", кольцевые электрические токи, которые сегодня ученые называют в честь первооткрывателя этого феномена.
Квантовый характер этих вихрей, а также их стабильность и предсказуемость давно привлекают внимание физиков, которые пытаются создать квантовые или световые компьютеры. Для этого нужны надежные и быстрые запоминающие устройства, которые могут напрямую работать с подобными вычислительными устройствами.
Магнитное "шоссе" для квантовых вихрей
Скрябина и ее коллеги изучали то, как взаимодействуют между собой кусочки сверхпроводника второго рода, соединенные их своеобразным "антиподом" - нанопроводом из ферромагнитного материала. Роль первых играли кусочки ниобия, охлажденные до сверхнизких температур, а второго - никелевая нанонить.
Повышая и понижая температуры, ученые следили за тем, как менялась конфигурация магнитного поля внутри сверхпроводящей и "обычной" части этой электрической цепи, а также наблюдали за рождением и движением вихрей Абрикосова.
Эти наблюдения привели к необычному результату - при понижении температуры до определенной критической отметки квантовые магнитные воронки начинали "мигрировать" из одного фрагмента сверхпроводника в другой, двигаясь через нанопровод. В пользу этого говорило то, что электрическое и магнитное сопротивление ниобия менялось пилообразным образом, чего раньше ученые никогда не видели.
Как предполагают ученые, никелевая нить в данном случае действует как своеобразный громоотвод, который "притягивает" не молнии, а магнитное поле. Контакт с ним частично подавляет сверхпроводимость в ниобиевых электродах и помогает вихрям Абрикосова проникать в ту точку, где происходит это ослабление.
Дальнейшие наблюдения показали, что положение этой точки постоянно менялось, из-за чего высота зубьев "пилы" на графике сопротивления была несколько разной, а не одинаковой, как на то указывает квантовый характер этих магнитных воронок.
Все эти необычные взаимодействия между ферромагнетиками и сверхпроводниками, которые отличают их от обычных электрических схем, как считают исследователи, нужно учитывать при разработке компьютеров и других устройств на базе этих материалов. Это ускорит их создание и позволит инженерам и физикам воплотить в жизнь другие новые гаджеты и устройства, которые опираются на эти необычные эффекты в своей работе, заключают авторы статьи.
