Российские ученые создали сверхпроводящий материал, открывающий путь к разработке персональных устройств с мощностью суперкомпьютеров — гибридов классических и квантовых систем.
Прорыв в основе наноэлектроники
Исследователи Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), Московского физико-технического института и Высшей школы экономики синтезировали уникальный материал на базе нанопленок аморфного рения.
Этот материал демонстрирует выдающуюся стойкость к внешним воздействиям и сохраняет сверхпроводящие свойства при повышенных температурах. Он потенциально станет основой для новейших сверхпроводящих транзисторов, позволяющих конструировать компактные гибридные суперкомпьютеры.
Неоспоримые преимущества аморфного рения
Хотя сверхпроводимость присуща многим элементам, лишь немногие обладают нужными характеристиками для практики.
В отличие от алюминия или ниобия, аморфный рений устойчив к окислению и имеет повышенную критическую температуру. Это дает возможность использовать доступные системы охлаждения, что критически важно для массового производства электроники на его основе.
«Кристаллический рений проявляет сверхпроводимость лишь при крайне низких температурах, близких к 1.5К. Аморфная же форма увеличила этот показатель до впечатляющих 7–8К», — объясняет Александр Кунцевич, ведущий научный сотрудник ФИАН, профессор НИУ ВШЭ.
Ультратонкие пленки в десятки нанометров были выращены методом электронно-лучевого испарения в вакууме. Сочетание такого рения с графеном создает уникальный эффект, пояснил ученый: сверхпроводимость "просачивается" в одноатомный углеродный слой, позволяя контролировать свойство электрическим полем.
Путь к персональным вычислительным системам
Открытие прокладывает дорогу к созданию передовых устройств, особенно сверхпроводящих транзисторов. Такие элементы, как указывает Александр Кунцевич, управляют сверхтоками без тепловых потерь, обеспечивая беспрецедентно высокое быстродействие.
«Разработка гибридных вычислительных мощностей настольного размера произведет революцию, сделав суперкомпьютерные технологии персональными и мобильными. Это откроет эпоху локальных систем ИИ, работающих независимо от облаков», — прогнозирует Кунцевич.
Алексей Трояновский (замдиректора Института физических проблем им. Капицы РАН) подчеркнул: понимание феномена может помочь достичь сверхпроводимости при комнатной температуре и в других материалах.
Перед внедрением есть вызовы. Алексей Невзоров (НИТУ МИСИС) отметил чувствительность пленок к примесям и сложности в литографии. Михаил Маслов (НИЯУ МИФИ) указал на хрупкость пленок и деградацию их свойств под воздействием органики.
Сергей Гунин (МФТИ) уверен, что технология сначала найдет применение в создании контактов. «Для интеграции в квантовые процессоры потребуется значительный период доработки, аналогичный пути алюминия, ставшего основой для кубитов». Однако потенциал для создания персональных суперкомпьютеров очевиден.
Источник: biz.cnews.ru
