Den kalles en «triplet superleder», og vi er nødt til å finne den om vi skal få mest mulig effektiv teknologi i framtida.
– En triplet superleder er noe som står høyt på ønskelisten til mange fysikere innenfor fast-stoff fysikk, sier professor Jacob Linder.
Han jobber ved Institutt for fysikk ved NTNU, ved selveste QuSpin, der noen av de smarteste folkene våre holder til.
– Materialer som er triplet superledere er også en «hellig gral» innenfor blant annet kvanteteknologi, mer spesifikt kvantedatamaskiner, sier Linder.
Nå er han og kolleger på sporet av nettopp denne triplet superlederen, og det er sånt som holder fysikere våkne om nettene fordi det er så spennende.
– Vi tror vi kan ha observert en triplet superleder, sier professor Linder.
«Dægger’n døtte!» Det ville jeg ha sagt om jeg visste hva han snakket om. La oss prøve.
Kan gjøre ustabil teknologi stabil
Linder og kollegene hans jobber med kvantefysikk i materialer og hvordan det kan brukes i spinntronikk og kvanteteknologi. Da trenger vi en liten forklaring. Den kan du lese i faktaboksen under her.
Spinn og spinntronikk
- Spinn er en egenskap ved flere elementærpartikler. Dette er for eksempel partiklene som atomer er bygget opp av. Elektroner og fotoner kan ha spinn.
- Denne typen spinn er grunnen til at noen materialer er magnetiske.
- Spinntronikk er en alternativ teknologi til elektronikk, hvor vi kan bruke spinnet istedenfor elektrisk ladning for å overføre signaler.
Kortversjonen er at spinn er en egenskap ved elektroner som vi kan bruke til å overføre signaler på andre måter enn i vanlige datamaskiner i dag. Spinn kan også brukes i kvanteteknologi, spesielt når det kombineres med superledere, men teknologien er foreløpig frustrerende ustabil.
– En av de store utfordringene innenfor kvanteteknologi er å greie å utføre dataoperasjoner på en tilstrekkelig nøyaktig måte, sier Linder.
Og det er der en triplet superleder kommer inn.
Sammen med kollegaer i Italia som utførte eksperimenter, har Linder publisert en artikkel i Physical Review Letters, endatil med redaktørens anbefaling. Ikke uten grunn.
– Triplet superledere gjør spesielle fysiske fenomener mulige. Disse fenomenene har viktige bruksområder innenfor kvanteteknologi og spinntronikk, sier Linder.
Hvorfor? Det kan du se i den frustrerende vanskelige faktaboksen under.
Majorana-partikler
- Grunnen til at triplet superledere kan overføre spinn uten tap av energi, er fordi de superledende partiklene nå bærer med seg spinn.
- Triplet superledere kan også brukes til å skape en veldig eksotisk type partikkel. Denne kalles en «Majorana-partikkel».
- En Majorana-partikkel er sin egen antipartikkel. Derfor kan den utføre beregninger i en kvantedatamaskin på en stabil måte.
Superledere vs triplet superledere
En vanlig superleder kan overføre strøm, altså elektroner, uten målbar elektrisk motstand. Dette er finfint, men ikke alltid godt nok.
- Vanlige superledere er såkalte «singlet superledere». Det betyr forenklet sett at de superledende partiklene ikke har spinn.
- I triplet superledere har derimot de superledende partiklene spinn.
Så hva betyr dette?
– At triplet superledere har spinn, gir en viktig konsekvens. Nå kan vi transportere ikke bare elektriske strømmer, men også spinn-strømmer med eksakt null motstand, sier Linder.
Om vi oppdager en triplet superleder, blir det altså mulig å overføre informasjon ved hjelp av spinn, og det helt uten tap av energi.
Du skjønner hvor dette bærer, ikke sant? Enormt raske datamaskiner som nesten ikke bruker strøm!
NbRe er lovende
– I vår publiserte artikkel viser vi at materialet NbRe fremviser egenskaper som er konsistent med triplet superledning, sier Linder,
NbRe er en såkalt niob-rhenium-legering. Begge metallene er sjeldne.
– Det er for tidlig å konkludere med at materialet er en triplet superleder. Funnet må blant annet verifiseres av andre eksperimentelle grupper. Det er også nødvendig å utføre ytterligere tester for triplet superledning, sier Linder.
Han er likevel forhåpningsfull.
– Vår eksperimentelle artikkel viser at materialet oppfører seg helt annerledes enn det vi ville forventet for en vanlig singlet superleder, sier Linder.
Ganske varmt
– En fordel med dette materialet er dessuten at det ikke blir superledende først ved ultra-lave temperaturer, men at det blir superledende ved en ganske høy temperatur, sier Linder, som nok har et litt annet forhold til høy temperatur enn de fleste.
For høy temperatur her betyr 7 grader Kelvin, som altså er rett over det absolutte nullpunktet på -273,15 grader Celsius.
Men «man måste jämföra». Andre mulige kandidater for triplet superledning krever nemlig rundt 1K, og da blir 7K nesten tropisk og svært oppnåelig. Alt dette høres altså lovende ut.
Artikkelen ble først publisert på Gemini.no
Google: «Historisk» kvante-gjennombrudd
