Novinka z MIT: Vzdušně stabilní supravodiče umožní miniaturizaci kvantových technologií

Ultratenké supravodivé materiály, silné jen několik atomů, nabízejí jedinečné vlastnosti pro kompaktnější, škálovatelnější a efektivnější kvantová zařízení. Jejich křehkost a rychlá degradace na vzduchu však dosud ztěžovaly jejich studium a výrobu.

Ultratenké supravodivé materiály, silné jen několik atomů, nabízejí jedinečné vlastnosti pro kompaktnější, škálovatelnější a efektivnější kvantová zařízení. Jejich křehkost a rychlá degradace na vzduchu však dosud ztěžovaly jejich studium a výrobu. Vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) nyní objevili a využili metodu, která umožňuje vytvořit velkou, jednotnou plochu ultratenkého supravodivého materiálu, který zůstává stabilní i na vzduchu.

Nový přístup spočívá v „pěstování“ supravodivého materiálu, diselenidu niobu, pod jiným atomárně tenkým materiálem – grafenem na bázi uhlíku. Vrstva grafenu chrání křehký supravodič před oxidací a zároveň ho navádí k růstu v hladké vrstvě na velké ploše. Vědci tento vzdušně stabilní supravodič následně integrovali do supravodivého mikrovlnného obvodu. Při testování si materiál zachoval své supravodivé vlastnosti a vykazoval vysokou kinetickou indukčnost, což je cenný zdroj pro mnoho kvantových zařízení.

Diselenid niobu, ultratenký supravodič složený z jediné vrstvy atomů niobu mezi dvěma vrstvami atomů selenu, má vysokou kinetickou indukčnost, což mu umožňuje ukládat velké množství indukční energie na malé ploše. Tato vlastnost je klíčová pro miniaturizaci supravodivých obvodů. Zatímco dříve bylo nutné spoléhat na techniky exfoliace, které vedly k malým vločkám, nová metoda umožňuje spolehlivou výrobu zařízení v měřítku celých waferů.

Tento pokrok by v budoucnu mohl přispět k miniaturizaci hardwaru pro supravodivé kvantové počítače a také k vývoji ultrasenzitivních kvantových detektorů pro komunikaci či kosmologii. Před vědci se nyní otevírají vzrušující možnosti pro studium těchto materiálů, jejich využití v obvodech a zkoumání praktických aplikací. Strategie růstu navíc není omezena pouze na jednovrstvý diselenid niobu, ale může být rozšířena na širokou škálu jednovrstvých kvantových materiálů s různorodými a technologicky důležitými vlastnostmi.