Физики получили прямое доказательство хиральной сверхпроводимости

Исследователи из MIT зафиксировали «микроскопический отпечаток» хиральности в монослое олова на кремниевой подложке. Эксперимент, проведенный при температуре 400 мК, позволил увидеть квантовую симметрию в реальном пространстве, что стало решающим аргументом в многолетних спорах о природе этого состояния и открыло путь к созданию отказоустойчивых квантовых компьютеров.

Хиральная сверхпроводимость долгое время оставалась теоретической загадкой из-за сложности обнаружения «закрученности» волновой функции в многозонных структурах. Команде удалось обойти это препятствие, используя систему Sn/Si(111). Атомы олова, выстроенные в треугольную решетку, послужили идеально чистой платформой, где физические процессы не искажаются влиянием соседних энергетических зон.

Применение сканирующей туннельной микроскопии при экстремальном охлаждении выявило уникальную дихотомию «узел — антиузел» вокруг дефектов замещения кремния. Провал плотности состояний, сменяющийся пиком при смене энергии, прямо указывает на наличие ненулевого углового момента у куперовских пар электронов. Дополнительным подтверждением теории стали геометрические узоры интерференции квазичастиц, чья форма в точности совпала с математическим описанием хирального d-волнового спаривания.

Успех этого эксперимента превращает слой олова на кремнии в рабочую модель для изучения топологических квантовых фаз. Поскольку хиральное состояние теоретически обеспечивает защиту от внешних помех, полученные данные создают основу для разработки аппаратного обеспечения квантовых вычислителей, не требующих сложной коррекции ошибок.