Квантова геометрія підвищує ефективність надпровідників

Американські вчені виявили, що квантова геометрія може бути ключем до підвищення критичної температури двовимірних надпровідників.

Дослідники з Університету Невади в Ріно, під керівництвом доцента Яфіса Барласа, вивчили вплив квантової геометрії — “внутрішньої структури хвильових функцій частинок” — на поведінку електронів у надпровідниках. Їх відкриття може стати проривом у створенні високотемпературних надпровідників, що здатні працювати в менш екстремальних умовах. Суть явища полягає в утворенні так званих пар Купера — зв’язаних електронів, які долають електричний опір. Коли ці пари зазнають впливу магнітного поля, можуть з’явитися “вихори” — мікроскопічні області, де надпровідність порушується.

У звичайних умовах такі вихори знижують ефективність надпровідності. Проте квантова геометрія, як з’ясувала команда Барласа, дозволяє збільшити енергетичну вартість формування вихорів, що підвищує стабільність надпровідного стану. «Люди тільки нещодавно почали усвідомлювати вплив квантової геометрії», — зазначив Барлас. «Ми можемо використовувати цю квантову геометрію для збільшення енергетичних витрат на ці вихори».

Це відкриває перспективи для технологій, що потребують надійної надпровідності без охолодження до наднизьких температур. Завдяки геометричній структурі хвильових функцій електронів можна пом’якшити суворі температурні обмеження. «Коли енергетичні витрати на зв’язані вершини збільшуються, критична температура також зростає», — підсумовує вчений.

Таким чином, дослідження прокладає шлях до нової фізики надпровідності, де важливу роль відіграють не лише взаємодії, а й топологічні властивості квантових станів.