Ученые НИТУ 'МИСиС' приблизились к созданию квантового компьютера
Работы с графеном получили активное продолжение...
В феврале 2016 года один из авторитетнейших в мире научных журналов Nature Physics опубликовал чрезвычайно важную для научного сообщества экспертную статью, написанную российским ученым, доктором физико-математических наук и сотрудником НИТУ «МИСиС» - Константином Борисовичем Ефетовым. Статья касалась темы «Взаимодействия контактов между графеном и сверхпроводниками».
Заметим, что сегодня это тема является не только предметом научных интересов Константина Ефетова и
приковывает внимание ученых со всего мира, но и вызывает нешуточный интерес у крупнейших мировых компаний, занимающихся высокотехнологичными разработками. Расскажем обо всем подробнее.
Впервые графен и его удивительные свойства были открыты в 2004 году, учеными Геймом и Новоселовым. За свое открытие они, немного-нимало, удостоились в 2010 году Нобелевской премии в области физики. С тех пор вокруг этого многообещающего материала, великолепно проводящего электричество, разгораются нешуточные страсти. Сложенный правильными плоскими шестиугольниками, он проявляет самые необычные свойства. Этот текучий слой углерода, толщина которого составляет всего один атом, на самом деле, невероятно прочный и упругий, и ко всему прочему имеет высочайшую теплопроводность. Температура его плавления превышает 3000 градусов.
Графен намного тверже стали и, как уже многие понимают, может ее заменить во многих производствах в ближайшем будущем. Заметим также Ефетов является научным руководителем проекта «Коллективные явления в квантовой материи», который имеет непосредственное отношение к данной тематике. В своей статье Константин Борисович привел доказательства того, что между графеном и сверхпроводниками возможно проведение высококачественных контактов, что собственно и является открытием невероятной научной важности.
Доказательства этому были получены путем эксперимента, проведенного в Нью-Йорке в Колумбийском университете. В науке часто бывает так, что развитие технологий, необходимых для проведения исследования, прокладывает дорогу к созданию новых приборов. И описываемый нами эксперимент не стал исключением. Полученные в нем результаты дали надежду целому ряду исследователей на возможность изобретения наноэлектронных приборов. Но самой волнительной в данном контексте, конечно же, является тема изобретения квантового компьютера.
До этого еще, конечно, очень далеко, тем не менее в ходе эксперимента было научно зафиксировано, что в случае графена «работает» так называемое зеркальное «андреевское отражение». Речь здесь идет об отражении электронов от границы между нормальным металлом и сверхпроводником, о котором
впервые заговорил выдающийся российский физик Андреев в 1964 году. И именно в его честь было названо это фундаментальное явление – «андреевское отражение». То, что оно может быть при этом еще и зеркальным, впервые предположил в своей теоретической работе голландский ученый Беенаккер в
2007 году. Речь здесь идет о следующем. Если электроны в ходе эксперимента налетают на сверхпроводник из нормального металла, то они отражаются точно «назад» в виде дырок-квазичастиц, а не под углом, как это происходит при зеркальном отражении.
Однако, если вместо нормального металла взять графен, то дырки будут отражаться не «назад», а зеркально, как свет в зеркале. Теперь эффект зеркального «андреевского отражения», который дает графен, является научно доказанным фактом. И как раз такое отражение необходимо для создания так называемых кубитов, являющихся базовыми элементами квантового компьютера. В качестве соединяющего материала при построении кубитов должны браться полупроводниковые проволоки, обеспечивающие высококачественные контакты со сверхпроводниками - так называемые «трансмоны» или «джозефсоновские» контакты. Благодаря нашему эксперименту становится возможным создание таких контактов на основе сверхпроводников, соединенных между собой графеном.
Помимо родного НИТУ «МИСиС», эксперимент также получил активную поддержку ученых из Национального института материаловедения Японии, а также Принстонского университета, которые принимали в нем самое непосредственное участие. А его результаты впервые были представлены в
сентябре 2015 года на конференции «Сверхпроводимость и магнетизм», организованной на базе НИТУ «МИСиС». Их презентовал сын Константина Ефетова – Дмитрий, который является одним из соавторов проведенной работы (в настоящее время Дмитрий Ефетов работает в Массачусетском Технологическом Институте). В настоящее время благодаря этому открытию ученые со всего мира возлагают большие надежды на возможность скорого создания кубитов, а на их основе и квантового компьютера.
04.03.2016
Подробнее:
