Лазерный мир

Исследователи из МФТИ совместно с французскими коллегами из Университета Бордо провели уникальный опыт по манипуляции одиночными вихрями Абрикосова в сверхпроводнике оптическим методом. В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, ученые говорят о возможности создания новых квантовых логических элементов для суперкомпьютеров.

Optical manipulation of single flux quanta

Although the average properties of the vortex matter in superconductors can be tuned with magnetic fields, temperature or electric currents, handling of individual Abrikosov vortices remains challenging and has been demonstrated only with sophisticated scanning local probe microscopies.
https://www.nature.com/articles/ncomms12801

Явление сверхпроводимости, или отсутствия электрического сопротивления, наблюдается во многих материалах при низких температурах: от −273°C до −70°C. Переход в сверхпроводящее состояние сопровождается вытеснением магнитного поля из объема сверхпроводника. Вытеснение может быть как полным (магнитное поле внутри тела равно нулю), так и неполным.

Эффект неполного вытеснения был объяснен в 1957 году Алексеем Абрикосовым, за что в 2003 году он был удостоен Нобелевской премии. Материалы, в которых вытеснение является неполным, получили название сверхпроводников второго рода. Помимо этого, Абрикосов показал, что проникновение поля возможно только небольшими порциями — квантами магнитного потока. Увеличение магнитного поля сопровождается рождением в сверхпроводнике кольцевых токов — вихрей Абрикосова.

Для передвижения вихрей ученые использовали сфокусированный лазерный пучок. Вихри Абрикосова имеют тенденцию смещаться в зоны с более высокой температурой — таковыми являлись прогретые лазером области тонких пленок ниобия, охлажденных до температуры −268°C. Так как вихри являются носителями элементарного кванта магнитного потока, с их помощью можно создавать различные конфигурации магнитного поля для физических исследований. Одну из таких конфигураций использует сама природа: при определенном магнитном поле вихри сами выстраиваются в виде треугольной решетки. Сдвигая вихри, можно получить новые типы решеток или вихревых линз. Ученые же в ходе своего опыта сложили вихри Абрикосова в буквы A и V — инициалы советского физика.