Этот материал обладает высокой кинетической индуктивностью, что делает его идеальным для сверхпроводящих технологий и кубитов — базовых элементов квантовых компьютеров. Кроме того, такие системы позволяют моделировать сложные квантовые процессы, изучая поведение материи на микроуровне.

Ключевую роль здесь играет топология — то, как структура системы влияет на ее свойства. Одед Зильберберг из Университета Констанца объясняет это на примере скомканного листа бумаги. Если сжать его в центре, складки появятся не только внутри, но и по краям. Так, наблюдая за границами, можно понять, что происходит в недоступной для прямого наблюдения части.

То же самое происходит в квантовых системах. Фотоны внутри материала ведут себя предсказуемо, если знать общую структуру. Зильберберг исследует, как топология влияет на их движение и можно ли, изучив границы системы, предсказать процессы внутри.

В совместном проекте с EPFL ученые использовали этот принцип для контроля качества резонаторов. Они не могут заглянуть внутрь системы напрямую, но анализируют ее края, чтобы обнаружить дефекты. Зильберберг называет этот метод «топологическим детектором беспорядка». Именно он помог создать более стабильные и эффективные квантовые устройства.

Результаты опубликованы в издании Nature Communications.

Где исследование окажетсяя полезным

• Квантовые компьютеры: улучшенные кубиты могут сделать вычисления стабильнее и быстрее.
• Моделирование материи: системы позволяют изучать сложные квантовые эффекты в контролируемых условиях.
• Новые материалы: нитрид ниобия открывает возможности для других сверхпроводящих технологий.

Хотя технология перспективна, нитрид ниобия требует экстремально низких температур. Это ограничивает применение вне лабораторий.

Ранее ученые объяснили результат фазового перехода бубликом и кружкой.