Nově navržená kombinace materiálů, z nichž každý má zvláštní elektrické vlastnosti, by mohla nabídnout speciální typ supravodivosti („emergentní mezifázová supravodivost“) vhodný k realizaci kvantových výpočtů. Navíc by se v tomto prostředí mohly dát zkoumat i chirální majoranovské částice (obecně Majoranovy fermiony jsou částice, které mají být svou vlastní antičásticí).
Jak uvádí průvodní tisková zpráva, když se supravodiče zkombinují s magnetickými topologickými izolátory – tenkými vrstvami o tloušťce jen několika atomů, které jsou magnetické a omezují pohyb elektronů na své okraje – nové elektrické vlastnosti každé složky společně vytvářejí „chirální topologické supravodiče“. A ty by pak mohly usnadnit konstrukci topologických kvantových počítačů. Tento typ kvantových počítačů by měl být díky svým elektrickým vlastnostem odolnější k dekoherenci (rozpadu kvantové provázanosti), což by umožnilo delší trvání výpočtu.
Výzkumníci použili techniku zvanou epitaxe molekulárním svazkem, aby na sebe navršili topologický izolant, který se stal magnetickým, a chalkogenid železa FeTe. Tellur má obecně představovat slibný přechodný prvek pro využití v souvislosti se supravodivostí. Topologický izolant byl feromagnet, FeTe je antiferomagnet.
Vědci použili řadu zobrazovacích technik a dalších metod k charakterizaci struktury a elektrických vlastností výsledného kombinovaného materiálu a potvrdili přítomnost všech tří kritických složek (supravodivost, feromagnetismus a tzv. topologický řád) chirální topologické supravodivosti na rozhraní mezi materiály. Problém byl samozřejmě s potřebou současného feromagnetismu a supravodivosti, které si normálně „konkurují“, v tomto případě se ale supravodivost zachovává i v magnetickém poli (v dané intenzitě).
Nebo se na celý systém lze snad jednoduše podívat takto: máme dva magnetické (různě magnetické, fero a antifero) materiály, které samy o sobě nejsou supravodivé, ale robustní supravodivost vzniká na rozhraní obou sloučenin…
Hemian Yi et al, Interface-induced superconductivity in magnetic topological insulators, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adk1270. www.science.org/doi/10.1126/science.adk1270
Zdroj: Pennsylvania State University / Phys.org