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发现一种使超导体更耐磁场的机制,原子级厚度超导体中电子自旋的旋转可用于制造用于量子计算的量子位,QQ行业资讯网,qqwei.com
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发现一种使超导体更耐磁场的机制,原子级厚度超导体中电子自旋的旋转可用于制造用于量子计算的量子位
2021年08月03日    阅读量:1966    新闻来源:QQ行业资讯网 qqwei.com  |  投稿

众所周知,超导性很容易被强磁场破坏。NIMS、大阪大学和北海道大学联合发现,原子级厚度的超导体即使在强磁场作用下也能保持其超导性。该团队还确定了这种现象背后的新机制中国机械网okmao.com。这些结果可能有助于抗磁场超导材料和由超导和磁性材料组成的拓扑超导体的开发。


超导性已用于各种技术,例如磁共振成像 (MRI) 和高灵敏度磁传感器。拓扑超导体是一种特殊类型的超导体,近年来受到了极大的关注。它们能够长时间保留量子信息,并且可以与磁性材料结合使用形成量子位,使量子计算机能够执行非常复杂的计算。然而,超导性很容易被强磁场或靠近的磁性材料破坏。因此,需要开发一种抗磁场的拓扑超导材料。


发现一种使超导体更耐磁场的机制,原子级厚度超导体中电子自旋的旋转可用于制造用于量子计算的量子位 QQ行业资讯网,qqwei.com


研究小组最近制造了具有原子级厚度的铟晶体薄膜,这是一种常见的超导材料。该团队随后发现了一种新机制,可以防止这些薄膜的超导性被强磁场破坏。当磁场施加到超导材料上时,磁场会与电子自旋相互作用。它使材料的电子能量发生变化并破坏其超导性。


然而,当超导材料减薄到二维原子层时,层内电子的自旋和动量耦合,导致电子自旋频繁旋转。这抵消了由磁场引起的电子能量变化的影响,从而保持了超导性。这种机制可以将临界磁场——超导性消失的最大磁场强度——提高到 16-20 特斯拉,大约是普遍接受的理论值的三倍。


正如在普通超导材料中观察到的那样,它有望具有广泛的应用,并且不需要特殊的晶体结构或强电子相关性。


基于这些结果,我们计划开发能够抵抗更强磁场的超导薄膜。我们还打算创建一种由超导和磁性材料组成的混合设备,这是开发拓扑超导体所需的:下一代量子计算机的重要组成部分。


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