Ученые из Института Нильса Бора при Копенгагенском университете нашли новый способ изучать загадочные квантовые состояния внутри сверхпроводящих вихрей.

Теоретики предсказали их еще в 1960-х, но до сих пор никто не мог разглядеть эти состояния в эксперименте — они существуют в таких крошечных энергетических масштабах, что обычные методы просто не справляются.

Результаты опубликованы в издании Physical Review Letters.

Вместо того чтобы пытаться поймать неуловимое в естественных условиях, команда под руководством профессора Саулюса Вайткенаса пошла другим путем — создала искусственную систему, которая повторяет нужную физику.

Они сделали микроскопический сверхпроводящий цилиндр и пропустили через него магнитный поток.

Мы сами задаем правила игры, — говорит Саулюс. — Теперь можно изучать те же квантовые состояния, но в удобной для нас форме.

Открытие получилось случайным — как часто бывает в науке. Сначала исследователи просто заметили необычный эффект, а потом поняли, что наткнулись на нечто большее, чем просто любопытный феномен.

Где это может пригодиться

• Для создания гибридных квантовых симуляторов — они помогут изучать материалы будущего.
• Для развития платформы «полупроводник-сверхпроводник», которую тоже разработали в Копенгагене.

Это фундаментальная работа, но у нее есть практические перспективы. Во-первых, она приближает нас к созданию квантовых симуляторов — устройств, которые смогут моделировать сложные материалы, не поддающиеся обычным расчетам. Во-вторых, методика «искусственных вихрей» может стать шаблоном для других исследований: если нельзя изучить явление напрямую, можно воссоздать его в контролируемых условиях.

Главный вопрос — насколько точно искусственная система повторяет реальные сверхпроводящие вихри. Если различия есть, то выводы могут оказаться ограниченными. Кроме того, пока неясно, как быстро эти наработки перейдут в прикладную плоскость — между «интересным эффектом» и „полезной технологией“ часто лежат годы доработок.

Ранее ученые анонсировали наблюдение перехода Мотта в сверхпроводнике.