Физики из МФТИ разработали уравнение, описывающее движение квантовых вихрей в сверхпров...
Физики из МФТИ разработали уравнение, описывающее движение квантовых вихрей в сверхпроводниках под воздействием микроволнового тока. Модель учитывает эффект «запаздывания», что объясняет аномалии в поведении вихрей на высоких частотах и даёт инженерам инструмент для точного управления кинетической индуктивностью. Этот параметр критически важен для сверхпроводниковых детекторов, резонаторов и кубитов в квантовых вычислениях. Исследование опубликовано в Physical Review B. Сверхпроводники при охлаждении теряют сопротивление и проводят ток без потерь. Они используются в детекторах, квантовых компьютерах, МРТ и ускорителях. Однако в магнитном поле возникают вихри Абрикосова — микроскопические магнитные нити. Под действием тока они движутся, вызывая потери энергии. Старая теория работала для постоянного тока, но на сверхвысоких частотах поведение вихрей стало аномальным, и расчёты были невозможны. Учёные применили теорию Гинзбурга — Ландау, добавив эффект запаздывания перестройки «потенциала дисбаланса зарядов» вокруг вихря. «Мы вывели новое уравнение, которое включает это запаздывание. Удалось объяснить эффект "отрицательной эффективной массы" вихря», — отметил Василий Столяров, директор Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ. Оказалось, что при быстрых изменениях тока вихрь ведёт себя как под действием упругой силы, теряет меньше энергии и меньше влияет на работу устройства. Модель позволяет настраивать резонансную частоту, чувствительность детекторов и параметры кубитов, варьируя магнитное поле. Ранее точные расчёты на частотах в несколько гигагерц были затруднены. Исследование поддержано грантом РНФ № 25-12-00042.