Простейшим элементом в электронике является диод, функционирующий подобно одностороннему клапану, обеспечивая прохождение тока лишь в одном направлении. Эти компоненты широко используются в смартфонах и ноутбуках. Российские исследователи из МФТИ и Института теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН разработали его сверхпроводящую версию, характеризующуюся высокой эффективностью и отсутствием потерь энергии.
Более того, ими было выявлено скрытое свойство этого диода, проявляющееся в динамических условиях. Данное открытие может способствовать созданию новых компонентов для вычислительной техники нового поколения. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review B.
Ученые создали микроскопическую квантовую систему (СКВИД), объединив пару различных сверхпроводящих элемента. В ходе изучения стандартных характеристик системы отмечен слабый «диодный эффект» (неодинаковая проводимость в разных направлениях). Однако, ситуация кардинально изменилась при воздействии на систему микроволновым излучением.
В динамическом режиме диодный эффект значительно усилился. Как отмечают разработчики, эффект схож с дверью, одинаково поддающейся толчкам в обе стороны, но при сильном ветре легко открывающейся лишь в одном направлении. Подобная асимметрия была выявлена на ступеньках Шапиро — особенностях в поведении системы под воздействием излучения.
Результаты исследования открывают перспективы для создания более устойчивых квантовых компьютеров. Квантовые вычисления – одна из приоритетных задач современной науки. Основной проблемой является восприимчивость квантовых состояний к внешним воздействиям. Создавая «защитные экраны» для кубитов, сверхпроводящие диоды, работающие в динамическом режиме, смогут повысить устойчивость вычислений.