Гибридные системы, сочетающие магнитные и сверхпроводящие свойства, являются ключом к открытию топологической сверхпроводимости — состояния, в котором могут существовать моды Майораны. Это открывает перспективы для создания устойчивых к ошибкам квантовых вычислений. Однако создание стабильных и контролируемых интерфейсов между магнитными и сверхпроводящими материалами остаётся сложной задачей.
Проблемы традиционных систем
Традиционные системы часто сталкиваются с проблемами несоответствия решёток, сложными взаимодействиями на границе раздела и беспорядком. Эти факторы могут маскировать признаки топологических состояний или имитировать их тривиальными явлениями.
Новаторская разработка
В статье, опубликованной в журнале Materials Futures, исследователи 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 вызвать реконструкцию для снятия напряжений, что создаёт полосатые узоры с краями, на которых локализуются магнитные моменты, эффективно формируя одномерные магнитные цепи.
Подтверждение и перспективы
Сканирующая туннельная спектроскопия (СТС) подтвердила наличие этих моментов, а также состояний Ю-Шиба-Русинова (YSR) на краях, подчёркивая взаимодействие между магнитными атомами Cr и сверхпроводящей подложкой NbSe₂.
Эта настраиваемая структура, индуцированная периодическим напряжением, предлагает многообещающую платформу для топологических квантовых вычислений и поиска мод Майораны.
Команда планирует усовершенствовать эту платформу, оптимизировав контроль напряжения с помощью отжига, инженерии подложек и методов динамической модуляции. Будущие исследования будут направлены на изучение того, как эти одномерные магнитные цепи могут быть адаптированы для конкретных квантовых приложений, потенциально позволяя обнаруживать топологическую сверхпроводимость и моды Майораны.
Эта работа знаменует собой значительный шаг на пути к практическим квантовым технологиям. Используя несоответствие решёток для создания одномерных магнитных цепей, гетероструктура CrTe₂/NbSe₂ предлагает универсальную материальную платформу для квантовой спинтроники и топологических квантовых вычислений.
Способность настраивать магнитные свойства на наноуровне в сочетании с надёжной сверхпроводимостью NbSe₂ может привести к прорывам в разработке квантовых устройств следующего поколения. Это исследование открывает новые возможности для материалов, управляемых напряжением, в квантовой науке.
Предоставлено: Songshan Lake Materials Laboratory.