研发出第一个量子相“超电流”电池

第一个量子相电池,由砷化铟(InAs)纳米线与铝超导引线接触组成。

已经实现了第一量子相电池。它由与铝超导引线接触的砷化铟(InAs)纳米线组成,是基于相干性的量子技术的关键元素。

电池属于日常生活。经典电池Voltas堆将´化学能转换为电压,可以为电子电路供电。在许多量子技术中,电路或设备都基于超导材料。在这种材料中,电流可以流动而无需施加电压。因此,在这种系统中不需要传统的电池。这些电流称为超电流,因为它们没有任何能量损失。它们不是从电压中感应出来的,而是从量子电路的波函数的相位差中感应出来的,这与物质的波特性直接相关。这样,能够提供持久相差的量子器件可以看作是量子相电池,它在量子电路中感应出超电流。

在这项工作中,作者提出了理论和实验合作的结果,这些合作导致了第一个量子相电池的制造。这个想法最初是由材料物理中心(CFM,CSIC-UPV / EHU)的介观物理小组的塞巴斯蒂安·贝杰雷特(Sebastian Bergeret)于2015年首次提出的,该中心是由科学研究中心(CSIC)和巴斯克大学联合发起的(UPV / EHU)和UPV / EHU纳米生物光谱学小组的Ikerbasque教授Ilya Tokatly都是Donostia国际物理中心(DIPC)的副研究员。他们提出了一种理论系统,该系统具有构建相电池所需的特性。它由具有固有相对论效应(称为自旋轨道耦合)的超导和磁性材料组成。

几年后,来自比萨NEST-CNR研究所的Francesco Giazotto和Elia Strambini确定了一种合适的材料组合,并制造了第一个量子相电池,其结果现已发表在著名的《自然纳米技术》杂志上。它由构成电池芯(堆)的n掺杂InAs纳米线和作为极点的Al超导引线组成。通过施加外部磁场为电池充电,然后可以将其关闭。

来自CFM的CristinaSanz-Fernández和Claudio Guarcello也采用了该理论来模拟实验结果。

在纳米物理实验室和介观物理小组的合作下,这种电池的未来在CFM场所得到了进一步改善。这项工作促进了量子技术的巨大进步,有望在不久的将来彻底改变计算和传感技术以及医学和电信领域。

参考:Elia Strambini,Andrea Iorio,Ofelia Durante,Roberta Citro,CristinaSanz-Fernández,Claudio Guarcello,Ilya V. Tokatly,Alessandro Braggio,Mirko Rocci,Nadia Ligato,Valentina Zannier,Lucia Sorba和F. Sebasti的“约瑟夫森相电池” Bergeret和Francesco Giazotto,2020年6月15日,自然纳米技术。
10.1038 / s41565-020-0712-7

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