Заменив традиционный материал на другой, обладающий уникальными квантовыми свойствами, ученые из Германии, Нидерландов и США создали сверхпроводящую схему, обладающую характеристиками, считавшимися невозможными. Вычислительные машины, построенные на основе сверхпроводимости, способны работать в сотни раз быстрее, расходуя при этом меньше энергии.

В ХХ веке многие ученые, включая Нобелевских лауреатов, бились над природой сверхпроводимости, открытой физиком Камерлингом-Оннесом в 1911. В сверхпроводниках ток проходит через провод, не встречая сопротивления. Это значит, что заблокировать такой ток крайне сложно, не говоря уж о том, чтобы заставить его двигаться в одном направлении. Группе профессора Мажара Али удалось сделать сверхпроводимость однонаправленной и пригодной для использования в вычислительной технике.

Преимущества применения сверхпроводников в электронике двоякие, пишет EurekAlert. Они могут заставить устройства работать в два раза быстрее, а также значимо сократят расход энергии. Тем не менее, в ХХ веке и после никто не мог направить электроны в сверхпроводнике в заданную сторону. При обычной проводимости электроны движутся как отдельные частицы, тогда как в сверхпроводниках они ходят парами. В 70-е годы ученые из IBM изучали идею сверхпроводимых вычислений, но пришли к выводу, что это невозможно.

Группа профессора Али добилась невозможного, заменив классический материал в Джозефсоновском контакте на квантовый. Это позволило по-новому регулировать соединение между двумя сверхпроводниками.

Джозефсоновкий контакт состоит из двух сверхпроводников, разделенных барьером из диэлектрика. Если он достаточно тонкий, электроны могут проникать сквозь него. Ниже определенного уровня этот «сверхток» не имеет напряжения, а с определенной точки напряжение возникает, быстро распространяясь в виде волн, которые могут использовать квантовые компьютеры. Заставить такой ток двигаться только в одном направлении можно было раньше только с помощью внешнего магнитного поля. Но ученые выяснили, что решетка на основе ниобия не нуждается в магнитном поле и может работать исключительно на квантовых свойствах материала.

«Технология, которая раньше была возможна только с полупроводниками, теперь может быть создана из сверхпроводников, — пояснил профессор Али значимость открытия. — Сюда относятся более быстрые компьютеры с терагерцовой скоростью, то есть в 300–400 раз быстрее, чем сегодняшние. Это затронет всевозможные общественные и технологические сферы. Если ХХ век был веком полупроводников, то XXI может стать веком сверхпроводника».