Поделиться
Российские физики создали сверхпроводящий диод для электроники нового поколения и квантовых компьютеров
В России ученые открыли новый способ управления электрическим током и создали сверхпроводящий диод, который в разы сократит потери энергии современных электронных устройств, нагревающихся в процессе работы.
Сверхпроводящая версия диода
Российские ученые из МФТИ и Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН создали сверхпроводящую версию диода благодаря открытию особенностей поведения квантовой системы под микроволновым излучением, сообщили CNews представители МФТИ.
Сверхпроводящий диод минимизирует потери энергии, которую традиционная электроника теряет на тепло, и может использоваться для производства устройств нового поколения — сверхбыстрых и энергоэффективных. Изобретение поможет также сделать квантовые компьютеры более стабильными.
Диод — это простейший элемент, пропускающий ток, который есть в каждом электронном устройстве.
Гибридная структура
Открытие стало возможным благодаря созданию уникальной гибридной структуры, по словам Василия Столярова, директора Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ.
Ученые собрали микроскопическую квантовую систему (СКВИД), объединив два разных сверхпроводящих элемента. Ее свойства оказались стандартными, но все изменилось в результате воздействия микроволновым излучением.
«Мы соединили два разных сверхпроводящих элемента, и их взаимодействие породило этот мощный эффект», — сказал Столяров.
Оказалось, что в этом режиме диодный эффект (разная проводимость в разные стороны) проявляется в десятки раз сильнее. Это как с дверью, которую руками толкаешь с одинаковым усилием в обе стороны, но если на нее подует сильный ветер, она легко и быстро распахнется только в одном направлении, сравнили разработчики.
«Мы показали, что истинный потенциал квантовых систем раскрывается не в статике, а в динамике, Это как обнаружить, что у машины есть скрытая функция гоночного закисания азота, которая включается только на трассе. Наша работа — это шаг к созданию энергоэффективных квантовых устройств, работающих на их максимальных возможностях», — прокомментировал первый автор исследования, аспирант МФТИ Дмитрий Калашников.
Сверхпроводящие схемы, использующие этот эффект, смогут передавать и обрабатывать сигналы без потерь. Это критически важно для центров обработки данных, телекоммуникационного оборудования и высокоточных научных приборов.
Квантовая гонка
Квантовые вычисления — главная технологическая гонка современности, отметили ученые.
Квантовые компьютеры невероятно чувствительны к шумам и возмущениям окружающей среды, таким как изменения температуры и электромагнитные помехи. Даже незначительные нарушения тонкого квантового состояния кубита могут привести к потере данных и ошибкам в квантовых системах. В ноябре 2025 г., как писал ТАСС, американские ученые из Принстонского университета заявляли, что им удалось продлить срок жизни кубита до 1,68 миллисекунд.
Надежными «защитными экранами» для кубитов (квантовых битов), ограждающим их от помех и значительно повышающими стабильность вычислений, могут стать сверхпроводящие диоды, работающие в открытом российскими учеными динамическом режиме.
Китай в октябре 2025 г. уже анонсировал готовый к использованию в реальных практических целях 105-кубитный квантовый компьютер, который будет доступен пользователям со всего мира через облачную платформу Tianyan.
Короткая ссылка
