Сверхпроводник-триплет: материал, который может решить проблему энергопотребления квантовых компьютеров

Квантовые компьютеры потребляют парадоксально много энергии — не на сами вычисления, а на поддержание рабочей температуры в 15 милликельвин, что холоднее открытого космоса. Криогенные системы охлаждения съедают до 25 кВт на один процессор, и это критическое узкое место для масштабирования. Группа физиков из Кембриджского университета представила потенциальное решение: сверхпроводник на основе триплетного спаривания электронов.

Обычные сверхпроводники разрушаются в магнитном поле — а кубитам магнитное поле нужно для управления. Это создаёт инженерный конфликт: нужно одновременно поддерживать сверхпроводимость и управлять кубитами магнитами. Триплетный сверхпроводник решает эту проблему: он не разрушается в магнитном поле, потому что электронные пары в нём выстроены параллельно, а не антипараллельно, как в классических сверхпроводниках.

Практическое значение огромно. Если триплетные сверхпроводники можно будет интегрировать в квантовые процессоры, это позволит работать при более высоких температурах — не 15 милликельвин, а 1-4 кельвина. Разница может показаться смешной, но в криогенике это означает переход от уникальных разбавительных рефрижераторов стоимостью в миллионы долларов к относительно стандартным гелиевым системам. Энергопотребление на охлаждение может упасть в 10-50 раз.

Материал пока существует только в лабораторных образцах, и до промышленного производства далеко. Но направление задано: гонка за квантовое превосходство — это не только про кубиты, но и про материалы, которые позволят эти кубиты масштабировать. Публикация в Nature Physics уже привлекла внимание IBM и Google, которые инвестируют в собственные программы исследования новых сверхпроводящих материалов.