В мире современных технологий поиск материалов, способных сочетать сверхпроводимость и полупроводниковые свойства, остается одной из ключевых задач. Ученые из США совершили важный шаг в этом направлении, представив новый метод создания сверхпроводящих полупроводников. Их исследование открывает перспективы для более эффективных квантовых вычислений, энергосберегающей электроники и принципиально новых устройств.
Сверхпроводящая электроника возникла как многообещающая альтернатива классическим и квантовым вычислениям, хотя их использование в высокопроизводительных вычислениях требует сначала резко сократить количество проводов, соединяющих электронику с низкотемпературными сверхпроводящими схемами. Чтобы увеличить размеры систем и сделать их более эффективными, необходимо найти способ замены обычных компонентов, таких как полупроводники, на сверхпроводящие.
Эту задачу попытались решить специалисты из Массачусетского технологического института, сообщает MIT News. В частности, они работали над давней проблемой преобразования переменного тока в постоянный на чипе при чрезвычайно низких криогенных температурах, необходимых для сверхпроводников. Если ее не решить, то масштабируемость энергоэффективных сверхпроводящих схем с быстрой одноквантовой логикой окажется низкой.
Ученые создали сверхпроводящие выпрямители на основе сверхпроводящих диодов — устройства, которые могут преобразовывать переменный ток в постоянный на том же чипе. Они позволяют эффективно подавать постоянный ток, необходимый для работы классических и квантовых сверхпроводящих процессоров.
Два года назад эти ученые уже разработали сверхпроводящие диоды из очень тонких слоев материала, которые демонстрируют однонаправленный поток тока и могут быть сверхпроводящим аналогом стандартных полупроводников. Теперь, создав диодную мостовую схему, они продемонстрировали успешную интеграцию четырех сверхпроводящих диодов и реализовали выпрямление переменного тока в постоянный при криогенных температурах.
Новый подход позволит значительно сократить тепловой и электромагнитный шум, проникающий из окружающей среды в криогенные схемы. Также сверхпроводящие диоды могут служить изоляторами или циркуляторами, помогающими изолировать сигналы кубитов от внешнего воздействия.
Успешное объединение нескольких сверхпроводящих диодов в интегральную схему — ключевой шаг к превращению сверхпроводящих вычислений в практическую реальность.
