Ученые нашли способ передавать энергию без потерь

Материал, способный без потерь проводить электрическую и иную энергию, существует. К такому выводу на основании теоретических расчетов пришли ученые Чикагского университета, 21 февраля сообщает интернет-портал Phys.org.

Исследователи с помощью компьютерного моделирования обнаружили состояние вещества, в котором возможно сочетание сверхпроводимости и свойств экситонного конденсата. Согласно расчетам, такие двойные конденсаты экситонов и фермионных пар должны, благодаря квантовой запутанности, существовать в макроскопических размерах. Ученые считают, что возможно создание материала, имеющего двойной слой проводников.

По словам профессора химии Дэвида Мацциотти (David Mazziotti), научного руководителя работы, перед исследователями стояла задача обнаружить принципиальную возможность совмещения со 100%-й эффективностью сверхпроводимости и энергетической проводимости в одном материале. «Но, к нашему удивлению, мы обнаружили, что два состояния фактически запутались на квантовом уровне и таким образом усиливают друг друга», — заявил он.

Ученые считают, что подобные материалы позволят в будущем передавать энергию практически без потерь. Уникальные свойства таких материалов найдут свое применение в электронике, спинтронике, квантовых вычислениях. В настоящее время теория, объясняющая свойства экситонных конденсатов и сверхпроводников еще не разработана в полной мере, что затрудняет их создание и поддержание стабильного функционирования материалов на этой основе.

Напомним, экситон — это квазичастицы, характеризующие коллективные свойства кристаллических тел и представляющие собой связанную пару «электрон–дырка». В кристаллах возможен практически мгновенный экситонный перенос энергии (не электрической) за счет механизма коллективного возбуждения. В экситонном конденсате все частицы находятся в одном и том же квантовом состоянии. Из-за этого квантовые свойства конденсата начинают проявляться на макроскопических масштабах. Об экситонной сверхпроводимости известно с 70-х годов прошлого века, тогда же была предложена модель структуры полупроводника, способного проявлять такую проводимость.

Квантовая запутанность — квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми.