Гибридные магнитные и сверхпроводящие системы — это ключ к топологической сверхпроводимости, где могут возникать майорановские квазичастицы, полезные для квантовых вычислений. Но создать стабильный контакт между магнитным материалом и сверхпроводником сложно: мешают несовпадение кристаллических решеток, хаотичные взаимодействия на границе и дефекты, которые маскируют топологические эффекты.

Ученые нашли выход — они вырастили ультратонкий слой CrTe₂ на сверхпроводнике NbSe₂. Сначала хром и теллур образуют сжатую пленку (шаг решетки 0,35 нм), а после отжига она превращается в ровный монослой CrTe₂ (0,39 нм). Напряжение в материале снимается через образование полосчатых узоров, по краям которых возникают локализованные магнитные моменты — фактически, одномерные магнитные цепочки. Сканирующая туннельная спектроскопия (СТС) показала, что здесь же появляются состояния Ю-Шибы-Русанова — следы влияния магнетизма на сверхпроводимость.

Состояния Ю-Шибы-Русанова (YSR) — это энергетические уровни внутри сверхпроводника, которые возникают рядом с магнитными примесями (например, атомами хрома). Они похожи на «волны» от брошенного в воду камня: сверхпроводимость временно подавляется, но не исчезает полностью. По ним можно судить, как магнитные атомы влияют на сверхпроводник.

Результаты опубликованы в издании Materials Futures.

Теперь ученые хотят научиться точно управлять деформациями, экспериментируя с отжигом и разными подложками. Если получится настраивать магнитные цепочки, можно будет искать майорановские моды и приблизиться к созданию топологического квантового компьютера.

Это прорыв: система CrTe₂/NbSe₂ позволяет конструировать наноструктуры с контролируемым магнетизмом, используя естественное несоответствие решеток.

Главное преимущество — контроль на атомном уровне. Если технология масштабируется, можно будет проектировать:

• Квантовые биты на майорановских частицах, устойчивые к помехам.
• Сверхчувствительные сенсоры магнитных полей для медицины или геологоразведки.
• Энергоэффективную электронику, где данные передаются без потерь.

Пока это фундаментальная наука, но шаг к реальным устройствам.

Проблема воспроизводимости: метод требует идеально чистых поверхностей и точного контроля температуры при отжиге. В промышленных условиях это сложно. Кроме того, YSR-состояния не всегда означают топологическую сверхпроводимость — нужны дополнительные доказательства.

Ранее физики впервые сняли взаимодействие отдельных атомов.