Сверхпроводники – это материалы, которые проводят ток без сопротивления при очень низких температурах. Они делятся на две группы. К первой относят обычные материалы, ко второй — более сложные. Вторая группа давно считается перспективной для квантовых технологий. Теперь физики нашли материал первой группы, который ведет себя как представитель второй.
Изображение: ScienceAlert
Международная группа физиков под руководством Индийского института научного образования и исследований в Бхопале вырастила кристаллы диантимонида иттербия (YbSb2). С помощью рентгеновских лучей они проверили чистоту и строение кристаллов.
При температуре около -272 °C сопротивление материала упало до нуля. Он стал сверхпроводником. Измерения показали, что это сверхпроводник I типа. У него есть полная энергетическая щель — барьер, который мешает электронным парам распадаться.
Главное открытие связано с симметрией обращения времени. Большинство законов физики работают одинаково, независимо от того, течет время вперед или назад. Нарушение этой симметрии означает, что при обратном ходе времени картина меняется.
Чтобы проверить это, ученые применили мюонную спиновую спектроскопию. Этот метод позволяет увидеть магнитные поля внутри материала. Без внешнего магнитного поля после перехода в сверхпроводящее состояние внутри YbSb2 возникли крошечные магнитные поля. Магнитные поля меняют направление при обратном ходе времени. Их появление стало главным доказательством нарушения симметрии.
Электроны в этом материале образуют необычные пары — спиновые триплеты. У таких пар есть суммарный магнитный момент. Это позволяет материалу нарушать симметрию времени без внешнего поля. Моделирование показало, что каждый электрон в паре происходит из разных энергетических орбиталей.
Сочетание этих свойств может позволить YbSb2 поддерживать бесшовные режимы поверхности Майораны. Это квантовые возбуждения, которые ведут себя как собственные античастицы. Они могут защитить квантовую информацию от тепла и электромагнитного шума. Это важно для создания мощных квантовых компьютеров.
