Ερευνητές του Πανεπιστημίου Okayama ανακάλυψαν τρεις διακριτές υπεραγώγιμες φάσεις στο υλικό αρσενικούχου χρωμίου καλίου. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Physical Review Letters», προσφέρει ισχυρές ενδείξεις ότι το συγκεκριμένο υλικό αποτελεί έναν σπάνιο υπεραγωγό τριπλής στροφορμής, ο οποίος μπορεί να αξιοποιηθεί στην ανάπτυξη σταθερών κβαντικών υπολογιστών.
Οι τρεις υπεραγώγιμες φάσεις
Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού, οι επιστήμονες εξέτασαν μονοκρυστάλλους του υλικού υπό μεταβαλλόμενες συνθήκες θερμοκρασίας και μαγνητικού πεδίου, εντοπίζοντας τις φάσεις A, B και C.
Σε χαμηλά μαγνητικά πεδία, το υλικό μεταβαίνει στη φάση A, όπου η διάταξη των spins αλλάζει κατεύθυνση με την ορμή των ηλεκτρονίων διατηρώντας τη συμμετρία αναστροφής χρόνου. Με περαιτέρω ψύξη, το υλικό περνά στη φάση B, η οποία σπάει τη συμμετρία αναστροφής χρόνου. Σε υψηλότερα μαγνητικά πεδία, εμφανίζεται η φάση C, στην οποία το υπεραγώγιμο χάσμα μηδενίζεται κατά μήκος μιας συνεχούς γραμμής.
Σημασία για την κβαντική τεχνολογία
Στους υπεραγωγούς τριπλής στροφορμής, τα ζεύγη ηλεκτρονίων έχουν συνολικό spin 1, σε αντίθεση με το spin 0 των συμβατικών υπεραγωγών. Η επιβεβαίωση των πολλαπλών αυτών φάσεων αποδεικνύει την τοπολογική φύση του υλικού, το οποίο μπορεί να φιλοξενήσει καταστάσεις Majorana.
Οι διεγέρσεις αυτές είναι απαραίτητες για τη δημιουργία κβαντικών επεξεργαστών ανθεκτικών σε σφάλματα, ενώ η κρίσιμη θερμοκρασία μετάβασης των 6,2 Kelvin καθιστά το υλικό το θερμότερο του είδους του μέχρι σήμερα.