Учёные Массачусетского технологического института (MIT) и Гарвардского университета впервые смогли измерить «сверхтекучая жёсткость» в «магическом» графене — материале, созданном из нескольких атомно-тонких листов графена, повёрнутых друг относительно друга под определённым углом. Это достижение открывает новые перспективы в области квантовых вычислений и понимании механизмов сверхпроводимости.

Исследователи разработали уникальный экспериментальный метод для измерения сверхтекучей жёсткости в двумерном материале. Этот показатель характеризует, насколько легко пары электронов могут протекать через материал, что является ключевым параметром сверхпроводимости.

Для проведения измерений команда разработала инновационный подход, соединив крошечный образец «магического» графена с алюминиевым микроволновым резонатором. Этот процесс потребовал высочайшей точности, поскольку материал чрезвычайно хрупкий, а соединение должно быть максимально качественным для получения достоверных результатов.

Результаты измерений показали, что сверхпроводимость «магического» графена в основном определяется квантовой геометрией — концептуальной «формой» квантовых состояний, возможных в данном материале. Исследователи обнаружили десятикратное увеличение сверхтекучей жёсткости по сравнению с теоретическими предсказаниями.

«Мы увидели температурную зависимость, соответствующую предсказаниям теории квантовой геометрии. Что стало явным доказательством роли квантовой геометрии в управлении сверхтекучей жёсткостью в этом двумерном материале», — поясняет соавтор исследования Миуко Танака.

Результаты исследования представляют собой значительный шаг вперёд в понимании свойств двумерных материалов и открывают новые возможности для их применения в квантовых вычислениях.

«Существует целое семейство двумерных сверхпроводников, которые ждут своего исследования, мы только начинаем изучать их возможности», — отмечает соавтор исследования Джоэл Ванг, научный сотрудник Лаборатории электроники MIT.