sv.onlinewebcreations.com

Globalt letar vi efter så kallade chirala superledare, eftersom de verkar vara de mest ideala för att skapa kvantdatorer. Huruvida ett visst material är en chiral superledare kunde inte bestämmas enkelt och entydigt. Teoretiska fysiker från Utrecht Universitet och kollegor från Stockholm har nu upptäckt att kirala superledare har en unik effekt som måste mätas väl. Förutom det faktum att effekten är teoretiskt intressant, gör dess upptäckt också att söka efter chiral superledare mycket lättare. Resultaten av forskningen publiceras i Physical Review Letters.

Prof. dr. Cristine Morais Smith
"Det vi visar är att i denna typ av superledare kan du bara generera en elektrisk ström genom att snedvrida den korrekt. Du behöver ingen elektrisk spänning eller ett magnetfält. Det är ett slags Origami-elektronik ", förklarar forskningschef Prof. Cristiane Morais Smith från Utrecht University. "Om du snedvrider materialet på rätt sätt, kommer en elektrisk ström att flöda, du böjer den tillbaka, då kommer strömmen att stanna."

Majorana partiklar
Skillnaden mellan en "normal" och en chiral superledare är att elektronerna inte bara rör sig genom materialet i par, men att dessa par också roterar runt varandra. Detta har en intressant effekt: Majorana partiklar kan bildas i ändarna av ledarna hos chirala superledare. Dessa partiklar förväntas vara ideala kvantbitar för en kvantdator. Förekomsten av Majorana partiklar var redan förutspådd 1937 av den italienska teoretiska fysikern Ettore Majorana. Först nyligen har dess existens observerats experimentellt för första gången, av fysiker från TU Eindhoven och TU Delft.

Flytande tåg
I en vanlig superledare kan en elektrisk ström alstras genom att föra en magnet i grannskapet. Detta kallas Meissner-effekten. Denna ström säkerställer att ett motsatt magnetfält genereras i superledaren för att avbryta magnetfältet. En av de mest tilltalande tillämpningarna av Meissner-effekten är Maglev-tåget i Kina och Japan, som genom att sväva uppnår en hastighet på 600 kilometer i timmen.

Geometrisk Meissner effekt
Fysikerna från Utrecht och Stockholm visar nu teoretiskt att i en mycket tunn (tvådimensionell) skikt av en chiral superledare uppstår en liknande effekt när ett sådant skikt är krökt, som till exempel i bilderna. Som en följd av en sådan krökning uppträder ett magnetfält i superledaren. Det betyder att det också finns en elektrisk ström och att det finns en geometrisk version av Meissner-effekten.

Dr. Anton Quelle
Chirala elektronpar
"I en tvådimensionell chiral superledare roterar alla elektronpar i samma plan. På grund av en krökning störs deras bana. För att motverka effekten av denna störning skapas ett magnetfält ", förklarar doktor Anton Quelle, som också främjades på denna forskning. "Den allmänna regeln med denna geometriska Meissner-effekt är att i tvådimensionella chirala superledare måste krökning plus magnetfält vara noll. Detta liknar den vanliga Meissner-effekten. Här är det interna magnetfältet som skapas av samma storlek och motsatt det yttre magnetfältet, så att fältet kring superledaren avlägsnas. "

"Rökning pistol"
Den (vanliga) Meissner-effekten säkerställer att med en normal superledare aldrig ett magnetfält skapas vinkelrätt mot ytan. Så om ett magnetfält är vinkelrätt mot ytan är det här ett "rökningspistol" bevis på att det är en chiral superledare, förklarar Morais Smith. Även om detta magnetfält är mycket litet kan det mätas bra med en så kallad SQUID, en sensor för mycket svaga magnetfält.

samarbete
Denna forskning är ett samarbete mellan professor Cristiane Morais Smith vid Utrecht Universitet och prof Thors Hans Hansson av Nordita (Nordiska Institutet för fysik) och deras doktorand Anton Quelle (examen cum laude från Utrecht University i september) och Thomas Kvorning till Nordita).

Top