Учёные продолжают изучать гибридные квантовые сверхпроводящие системы — структуры, обладающие уникальными свойствами. Они представляют собой топологические сверхпроводники, которые могут демонстрировать необычные квантовые эффекты, включая появление майорановских квазичастиц. Эти состояния, при которых электроны ведут себя как собственные античастицы, открывают перспективы для создания устойчивых квантовых компьютеров.
Новое исследование учёных из Института физических проблем РАН, совместно с коллегами из МФТИ, посвящено моделированию и анализу поведения таких систем. Специалисты сосредоточились на гетероструктурах, где сверхпроводящий слой NbSe₂ контактирует с плёнкой ферромагнитного материала. Подобная структура имитирует систему с топологическим сверхпроводником и спиновой текстурой, создавая условия для появления майорановских мод.
Отдельное внимание исследователи уделили системе «Ю-Бинь–Руслан», или YSR (от англ. Yu-Shiba-Rusinov), в которой магнитные атомы внедрены в сверхпроводник. Эти атомы могут вызывать локальные возбуждённые состояния, формирующие цепочки, способные перейти в топологическое состояние с майорановскими квазичастицами.
Состояния Ю–Шиба–Русланова (YSR) — локализованные энергетические уровни внутри сверхпроводника, возникающие вблизи магнитных атомов. Такие состояния формируются за счёт взаимодействия магнетизма и сверхпроводимости, и играют ключевую роль в квантовых технологиях будущего.
Учёные провели расчёты, подтверждающие, что такие структуры действительно могут переходить в топологическое состояние. Было показано, что в определённых условиях, например при наличии сильного спин-орбитального взаимодействия, в системе возникают характерные особенности, указывающие на появление майорановских мод.
По мнению исследователей, дальнейшее изучение и создание подобных гетероструктур открывает путь к построению более надёжных квантовых устройств. В частности, YSR-состояния в таких системах способны обеспечить стабильную работу элементов квантового процессора даже при наличии внешних возмущений.
Источник: innovanews.ru