کشف نوع سوم ابررسانا که بدون هرگونه اتلاف انرژی عمل می‌کند

محققان در ایتالیا، سوئیس و آلمان، نوع سومی از ابررسانایی را شناسایی کرده‌اند که بدون هرگونه اتلاف انرژی عمل می‌کند و می‌تواند افق‌های تازه‌ای را در کاربردهای محاسبات کوانتومی و فراتر از آن بگشاید.

به گزارش دپارتمان اخبار علمی رسانه فناوری تکنا، ابررساناها، از زمان کشف بیش از یک قرن پیش، به دلیل توانایی منحصر به فردشان در هدایت جریان الکتریکی بدون مقاومت شناخته شده‌اند. با این حال، این ویژگی شگفت‌انگیز تنها در شرایط بسیار خاص، عمدتاً در دماهای نزدیک به صفر مطلق (-273 درجه سانتی‌گراد)، بروز می‌کند. در سال 1986، محققان برای نخستین بار به ابررسانایی در دماهای بالاتر دست یافتند که پیشرفت‌های چشمگیری را در حوزه‌هایی مانند تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) و محاسبات کوانتومی به همراه داشت. تاکنون، ابررساناها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شدند. اما اکنون، کشف نوع سوم ابررسانا می‌تواند کاربردها و زمینه‌های تحقیقاتی جدیدی را رقم بزند.

ابررساناها به طور سنتی به دو نوع I و II طبقه‌بندی می‌شوند. ابررساناهای نوع I میدان‌های مغناطیسی را تا زمانی که شدت میدان به اندازه‌ای برسد که خاصیت ابررسانایی را از بین ببرد، دفع می‌کنند. از سوی دیگر، ابررساناهای نوع II ترکیبی از حالت‌های عادی و ابررسانا را از خود نشان می‌دهند. آن‌ها همچنین به میدان‌های مغناطیسی اجازه می‌دهند تا از طریق شارهای کوانتیزه شده به درون ماده نفوذ کنند، پیش از آنکه خاصیت ابررسانایی از بین برود. این نفوذ منجر به تشکیل گرداب‌هایی می‌شود که به گرداب‌های آبریکوسوف معروف‌اند. این گرداب‌ها دارای هسته‌هایی با مقاومت الکتریکی هستند و به همین دلیل، اتلاف انرژی رخ می‌دهد. در نتیجه، نیاز به مکانیسم‌هایی برای ثابت نگه داشتن این گرداب‌ها وجود دارد.

والری وینوکور، مدیر ارشد فناوری در شرکت Terra Quantum، در گفتگو با IE توضیح داد: “ابررساناهای نوع III برخلاف انواع دیگر، فاقد هسته‌های با مقاومت الکتریکی هستند و بدون ایجاد هیچ مقاومتی حرکت می‌کنند.” این ویژگی منحصربه‌فرد به معنای آن است که ابررساناهای نوع III حتی در حضور میدان‌های مغناطیسی قوی، خاصیت ابررسانایی خود را حفظ می‌کنند و نیازی به مکانیسم‌های پیچیده برای ثابت نگه داشتن گرداب‌ها نیست.

در میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی، ابررساناهای نوع III خاصیت ابررسانایی خود را از دست می‌دهند، اما جفت‌های کوپر (که مسئول خاصیت ابررسانایی هستند) شکسته نمی‌شوند. این امر تضمین می‌کند که هسته‌های با مقاومت الکتریکی در گرداب‌ها تشکیل نشوند و در نتیجه، رفتار بدون اتلاف انرژی امکانات جدیدی را برای دستگاه‌های ابررسانا فراهم می‌کند. کشف این نوع جدید ابررسانا توسط محققان دانشگاه پروجا در ایتالیا، SwissScientific و شرکت Terra Quantum، حاصل تلاش‌های چندین ساله است. وینوکور در ایمیل خود به IE افزود که این تیم برای نخستین بار در سال 1996 به صورت نظری به خواص ابررساناهای نوع سوم پرداخت و پیشرفت‌های فنی اخیر منجر به انتشار نتایج این تحقیقات در سال 2021 شد.

در مطالعه دیگری که سال گذشته منتشر شد، این تیم تحقیقاتی با موفقیت رفتار مقاومت ابررسانا را پیش‌بینی کرده و نتایج شبیه‌سازی‌های خود را با آزمایش‌های تجربی تایید کردند. شرکت Terra Quantum، به عنوان یک شرکت فعال در حوزه محاسبات کوانتومی، به دنبال توسعه کیوبیت‌های ابررسانایی است که بتوانند در دماهای بالاتر کار کنند. این شرکت در ابررساناهای نوع III یک راه حل امیدوارکننده یافته است.

برای مشاهده تازه ترین خبرها به صفحه اخبار علمی رسانه تکنا مراجعه کنید.