Поделиться
В России изобрели новый материал для создания персональных суперкомпьютеров
Российские физики получили сверхпроводящий материал, с помощью которого можно будет создавать нечто среднее между обычным и квантовым компьютером. То есть персональное устройство можно будет превратить в суперкомпьютер.Нанопленки для создания электроники
Ученые из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), Московского физико-технического института и Высшей школы экономики получили новый сверхпроводящий материал на основе нанопленок из аморфного рения, пишут «Известия».
Материал устойчив к внешним воздействиям и сохраняет свойства при относительно высоких температурах. Он может стать основой для сверхпроводящих транзисторов, то есть даст возможность создавать компактные суперкомпьютеры — нечто среднее между обычными и квантовыми вычислительными системами.
Особые свойства рения
В целом сверхпроводимостью обладает почти половина химических элементов, но нужные свойства есть далеко не у всех.
Рений в отличие от ниобия или алюминия не подвержен воздействию внешних факторов, например, он не окисляется на воздухе, а его высокая критическая температура дает возможность применять для работы с ним наиболее дешевые системы охлаждения. Это делает возможным серийное производство устройств на его основе.
«В кристаллическом виде рений — тоже сверхпроводник, но его критическая температура (при которой возникает это состояние) довольно низкая — около 1,5 градуса по Кельвину. В аморфной же форме она подскочила до 7–8К», — пояснил «Известиям» доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ФИАН и профессор факультета физики НИУ ВШЭ Александр Кунцевич.
Стабильные аморфные пленки толщиной в несколько десятков нанометров были получены путем нагревания вещества сфокусированным пучком электронов в вакууме. Если соединить аморфный рений с графеном (слой углерода толщиной в один атом), его сверхпроводимость на некоторую глубину «проникает» в графен, благодаря чему появляется возможность управлять данным свойством с помощью электрического поля, пояснил ученый.
Будет ли революция в суперкомпьютерных технологиях?
На основе аморфного рения возможно создание различных перспективных устройств, например, сверхпроводящих транзисторов. По словам Кунцевича, транзистор управляет потоком электронов, но в случае сверхпроводников речь идет о «сверхтоках», которые не рассеивают тепло и обеспечивают значительно более высокую скорость переключения по сравнению с обычной электроникой.
«Если помечтать и предположить в будущем уменьшение криостатов (охладителей) до настольных размеров, то на их основе можно разработать гибридные вычислители с огромной производительностью. Такие «смарт»-устройства произведут революцию в суперкомпьютерных технологиях, сделав их мобильными и персональными. Например, на них можно установить локализованные системы искусственного интеллекта, которые работают без интернета и облачных ресурсов», — полагает Кунцевич.
Открытие ученых интересно тем, что если понять, почему это происходит, вероятно, можно будет увеличить температуру перехода для других сверхпроводников и найти вещества, которые обладают свойствами сверхпроводимости при комнатной температуре, считает заместитель директора Института физических проблем им. П.Л. Капицы РАН Алексей Трояновский.
Но есть и сложности. Трояновский отметил, что это один из самых редких и дорогих металлов. Научный сотрудник центра квантовых коммуникаций НТИ НИТУ МИСИС Алексей Невзоров добавил, что пленки рения чувствительны к загрязнениям и их сложно использовать со стандартной нанолитографией. Заведующий кафедрой физики твердого тела и наносистем НИЯУ МИФИ Михаил Маслов обратил внимание на еще две проблемы — хрупкость аморфных пленок, которая может усложнить производственные процессы, и замеченную ранее деградацию сверхпроводящих свойств пленок при контакте с органическими материалами.
«Вероятно, в ближайшей перспективе предложенный подход найдет применение для создания сверхпроводящих контактов с другими материалами, При этом, чтобы использовать ее, например, в квантовых процессорах, технологии нужно пройти длительный путь внедрения. Аналогичный тому, что прошел алюминий, который сейчас успешно используют для создания сверхпроводниковых искусственных атомов — кубитов», — предположил научный сотрудник лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ Сергей Гунин.
Короткая ссылка
