Наука

Физики нашли сверхпроводник, который «нарушает» симметрию времени

PRL: сверхпроводник сам, без внешнего поля, создает внутри себя магнетизм
1200 800 600 400 600 600 200 200 895 505

Физики впервые обнаружили сверхпроводник особого типа, который «нарушает» так называемую симметрию обращения времени — сам, без всякого внешнего воздействия, создает внутри себя магнитные поля. Прежде такое свойство встречалось только у более сложных, «нетрадиционных» сверхпроводников. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Сверхпроводимость — состояние, в котором материал проводит ток без всякого сопротивления. Обычно электроны в сверхпроводнике объединяются в «куперовские пары». Но в изученном материале — диантимониде иттербия (YbSb₂) — электроны спариваются необычным образом («спин-триплетно»), и из-за этого возникает собственный магнитный момент.

Именно он и «нарушает симметрию времени»: если мысленно «прокрутить время назад», система выглядела бы иначе, чего не бывает у обычных сверхпроводников. Причем магнитное поле возникает спонтанно, без внешнего магнита. То, что такое поведение нашли у сверхпроводника простого («первого») типа, стало неожиданностью.

У открытия есть и практический горизонт. Подобные материалы связывают с надеждами на квантовые компьютеры: в них могут возникать особые устойчивые состояния (так называемые майорановские моды), которые лучше защищают квантовую информацию от помех внешней среды — одной из главных проблем квантовых вычислений. Пока это фундаментальный результат, и до реальных устройств далеко, но он расширяет представления о том, какими бывают сверхпроводники и где искать материалы для будущих квантовых технологий.

Сверхпроводники, проводящие ток без потерь, уже используются в мощных магнитах, томографах и ускорителях, но их главное ограничение — необходимость сильного охлаждения. Поиск новых материалов с необычными свойствами важен и для фундаментальной науки, и для технологий будущего, прежде всего для квантовых компьютеров, устойчивых к помехам.

Ранее физики научились предсказывать силу грозы с помощью космических лучей.