Гибридные системы «магнит-сверхпроводник» — ключ к открытию топологической сверхпроводимости
Топологическая сверхпроводимость — это состояние, в котором могут существовать моды Майорана, имеющие потенциал для применения в квантовых вычислениях с отказоустойчивостью. Однако создание стабильных и управляемых интерфейсов между магнитными и сверхпроводящими материалами остаётся сложной задачей.
Традиционные системы часто сталкиваются с проблемами несоответствия решёток, сложными взаимодействиями на границе раздела и беспорядком, которые могут скрывать признаки топологических состояний или имитировать их тривиальными явлениями.
Исследователи из Songshan Lake Materials Laboratory разработали новую гетероструктуру субмонослоя CrTe₂/NbSe₂
Путем тщательного нанесения Cr и Te на подложку NbSe₂ они наблюдали двухстадийный процесс роста: сначала формируется сжатый слой Cr-Te с постоянной решётки 0,35 нм, а затем образуется атомарно плоский монослой CrTe₂ с постоянной решётки 0,39 нм.
Отжиг слоя Cr-Te может запустить реконструкцию для снятия напряжения, которая создаёт полосатые узоры с краями, на которых локализуются магнитные моменты, эффективно формируя одномерные магнитные цепи.
Сканирующая туннельная спектроскопия (СТС) подтвердила наличие этих моментов, а также состояний Ю-Шиба-Русинова (YSR) на краях, что подчёркивает взаимодействие между магнитными атомами Cr и сверхпроводящей подложкой NbSe₂. Эта настраиваемая периодическая структура, индуцированная напряжением, предлагает многообещающую платформу для топологических квантовых вычислений и поиска мод Майорана.
Исследователи планируют усовершенствовать эту платформу, оптимизируя контроль деформации
В будущем планируется изучить, как эти одномерные магнитные цепи можно адаптировать для конкретных квантовых приложений, что потенциально позволит обнаруживать топологическую сверхпроводимость и моды Майорана. Крупномасштабные статистические исследования и передовые измерения со спиновым разрешением могут дополнительно раскрыть сложную взаимосвязь между деформацией, магнетизмом и сверхпроводимостью в этой системе.
Эта работа знаменует собой значительный шаг на пути к практическим квантовым технологиям. Используя несоответствие решётки для создания одномерных магнитных цепей, гетероструктура CrTe₂/NbSe₂ предлагает универсальную материальную платформу для квантовой спинтроники и топологических квантовых вычислений.
Возможность настройки магнитных свойств на наноуровне в сочетании с надёжной сверхпроводимостью NbSe₂ может привести к прорывам в разработке квантовых устройств следующего поколения. Это исследование открывает новые возможности для создания материалов с управляемой деформацией в квантовой науке.