پژوهشگران با تنظیم یک اتم در لحظه، انواع جدیدی از ابررساناها را با موفقیت ایجاد کرده اند که به طور بالقوه به توسعه مواد نوآورانه و پیشرفت های محاسبات کوانتومی منجر میشود. این مطالعه رویکردی امیدوار کننده برای غلبه بر محدودیتهای مواد طبیعی است که راه را برای حالتهای جدید ماده در الکترونیک و فناوری های محاسباتی آینده هموار می کند.

الکترونیک آینده به کشف مواد منحصر به فرد بستگی دارد. با این وجود، بعضی اوقات توپولوژی طبیعی اتم ها ایجاد اثرات فیزیکی جدید را دشوار می کند. برای حل این مشکل، دانشمندانی از دانشگاه زوریخ سوییس اکنون با موفقیت ابررساناها را به صورت یک اتم در لحظه طراحی کرده اند که حالتهای جدید ماده را ایجاد می کند.

کامپیوترها در آینده چه شکلی خواهند بود؟ چگونه کار خواهند کرد؟ جستجو برای پاسخ به این پرسش ها محرک اصلی پژوهشهای فیزیکی پایه است. چندین سناریوی ممکن وجود دارد، از توسعه بیشتر الکترونیک کلاسیک تا محاسبات نورومورفیک و کامپیوترهای کوانتومی.

عنصر مشترک در همه این رویکردها این است که آنها بر اساس اثرات فیزیکی جدیدی هستند که برخی از آنها تاکنون فقط در تئوری پیش بینی شده اند. تلاش زیاد پژوهشگران و استفاده از ابزار پیشرفته در جستجو برای مواد کوانتومی جدید، آنها را قادر می سازد تا چنین اثراتی ایجاد نمایند.

رویکرد جدید به ابررسانایی

در پژوهش اخیر منتشر شده در مجله Nature Physics، گروه پژوهشی پروفسور تیتوس نئوپرت Titus Neupert در دانشگاه زوریخ(UZH) در همکاری نزدیک با فیزیکدانانِ موسسه ماکس پلانک- بخش فیزیک میکرو ساختار در هال آلمان، یک راه حل ممکن ارائه کردند. پژوهشگران مواد مورد نیاز را خودشان ایجاد کردند- یک اتم در لحظه.

محققان در حال تمرکز روی انواع جدید ابررساناها هستند که به ویژه چون در دماهای پایین مقاومت الکتریکی صفر از خود نشان می دهند، جالب هستند. این ابررساناها که گاهی با نام "دیامغناطیس های ایده آل" شناخته می شوند، در بسیاری از کامپیوترهای کوانتومی به دلیل بر هم کنش های غیرعادی آنها با میدان های مغناطیسی استفاده می شوند. فیزیکدانان تئوری سالها وقت صرف تحقیق و پیش بینی حالتهای ابررسانایی مختلف کرده اند. پروفسور نئوپرت می گوید:"با این حال، تاکنون فقط تعداد کمی به طور قطعی در مواد نشان داده شده اند."

دو نوع جدید از ابررسانایی

در همکاری هیجان انگیز آنها، پژوهشگرانِ UZH به صورت تئوری پیش بینی کردند که اتم ها چگونه باید تنظیم شوند تا یک فاز ابررسانایی جدید ایجاد کنند و سپس گروه دیگر در آلمان، آزمایشها را به منظور پیاده سازی توپولوژی مربوط انجام دادند. با استفاده از یک میکروسکوپ تونلی روبشی، آنها اتمها را جابه جا کرده و با دقت اتمی در مکان صحیح نشاندند.

همین روش همچنین برای اندازه گیری ویژگی های مغناطیسی و ابررسانایی سیستم به کار گرفته شد. با نشاندن اتمهای کروم روی سطح نیوبیوم ابررسانا، پژوهشگران توانستند دو نوع جدید از ابررسانایی را ایجاد کنند. روشهای مشابهی قبلا برای دستکاری اتمها و مولکولهای فلزی استفاده شده بود، اما تاکنون هرگز امکان ساخت ابررساناهای دو بعدی با این روش ممکن نشده است.

نتایج نه تنها پیش بینی های تئوری فیزیکدانها را تایید می کنند، بلکه به آنها دلیلی می دهند تا درباره اینکه چه حالتهای جدید دیگری از ماده میتوانند به این روش ایجاد شوند و چگونه میتوانند در کامپیوترهای کوانتومی آینده مورد استفاده قرار گیرند، گمانه زنی کنند.

“Two-dimensional Shiba lattices as a possible platform for crystalline topological superconductivity” by Martina O. Soldini, Felix Küster, Glenn Wagner, Souvik Das, Amal Aldarawsheh, Ronny Thomale, Samir Lounis, Stuart S. P. Parkin, Paolo Sessi and Titus Neupert, 10 July 2023, Nature Physics. DOI: 10.1038/s41567-023-02104-5

منبع:

Creating New States of Matter – Researchers Invent Two New Types of Superconductivity

ترجمه خبر: بهناز ساربانها