Физики предложили новый элемент памяти для сверхпроводниковой электроники

Миниатюрное устройство, контролируемо изменяющее фазу сверхпроводящей волновой функции, для применения в сверхпроводниковой электронике разработала группа исследователей из МФТИ и Стокгольмского университета, 14 февраля пишет журнал МФТИ «За науку».

Переключения фазы ученые добились, передвигая формирующиеся в сверхпроводниках и создающие в них магнитное поле вихри Абрикосова между специально созданными «ловушками» вблизи джозефсоновского контакта. (протекание сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющего два сверхпроводника, называется эффектом Джозефсона, а само соединение сверхпроводников — джозефсоновским контактом. — прим. ИА Красная Весна.)

Такие переключения можно использовать для создания элементов памяти, что может решить проблему создания сверхбыстрых запоминающих устройств, способных эффективно работать при температурах жидкого гелия (4,2 °К или –268,8 °С) и ниже.

Если традиционная электроника оперирует напряжением или током, то сверхпроводящая работает с фазой сверхпроводящей волновой функции, поскольку в сверхпроводнике напряжение равно нулю. Поэтому источником электронов — сверхтока, в сверхпроводящей электронике является фазовая батарейка, автономно создающая разность фаз на определенном участке сверхпроводящей цепи.

Ученые МФТИ и Стокгольмского университета разработали конструкцию, которая позволяет задавать, менять и в течение длительного времени сохранять величину разности фаз в джозефсоновских контактах.

«Используя низкотемпературную магнитно-силовую сканирующую микроскопию, нам удалось визуализировать сам факт попадания вихря Абрикосова в специальную „ловушку“ и одновременно с этим продемонстрировать его влияние на свойства контакта», — рассказал о проведенном исследовании созданного устройства директор Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ Василий Столяров.

Миниатюрность (сотни нанометров) и автономность (исключающая потенциальные помехи от наводок на провода) разработанного устройства дают ему все шансы стать базовым элементом для создания более сложных устройств сверхпроводниковой электроники, считают его создатели.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nano Letters.