Вакуум превращает обычный сверхпроводник в необычный экспресс
Сверхпроводник проводит ток без сопротивления — как вода, бегущая по трубе без трения. Секрет в электронных парах: два электрона слипаются в одно целое, хотя обычно отталкиваются. В обычном сверхпроводнике спины электронов в паре смотрят в разные стороны — это синглетное состояние. Его можно сравнить с двумя фигуристами, которые кружатся спина к спине.
Но есть и другой танец — триплетный, где спины смотрят в одну сторону. Он гораздо капризнее и в природе почти не встречается. Авторы работы показали: если поместить синглетный сверхпроводник в оптический резонатор (попросту — между двумя зеркалами на очень близком расстоянии), то даже в полной темноте, без единого фотона, вакуумные флуктуации электромагнитного поля переучивают электроны. Пустота между зеркалами начинает менять форму поверхности Ферми — той границы в импульсном пространстве, где электроны ещё могут участвовать в проводимости. В зависимости от того, как повёрнута поляризация поля, вакуум либо оставляет синглетный танец, либо заставляет пары перестроиться в триплетный.
Такой трюк важен для топологической сверхпроводимости — состояния, где на краях материала возникают особые майорановские моды, перспективные для квантовых вычислений. Исследование показывает, что вакуум — вовсе не пустота, а активный участник квантовой игры, способный переключать фазы вещества без единого прикосновения.
Триплетная сверхпроводимость впервые была обнаружена в рутенате стронция в 1994 году, и с тех пор физики ищут способы стабилизировать её в других материалах. Оказалось, что для этого достаточно просто правильно подобрать зеркала.
В романе «Ложная слепота» Питера Уоттса инопланетные существа используют квантовые эффекты для мгновенной связи — возможно, триплетные сверхпроводники стали бы идеальной средой для такой коммуникации.