Обычный диод в электронике работает как дорога с односторонним движением: ток идёт только в одну сторону. В сверхпроводниках, где электричество течёт без сопротивления, подобное поведение долго оставалось труднодостижимым — ток обычно симметричен.
Авторы новой работы нашли способ создать идеальный сверхпроводящий диод с помощью света. Они показали, что если осветить материал монохромным светом (одной частоты), то в системах без центра симметрии можно добиться 100% эффективности — ток идёт строго в одном направлении. Ещё удивительнее, что смесь световых волн разной частоты позволяет получить тот же эффект даже в полностью симметричных материалах. Свет как бы «перекашивает» внутреннюю структуру, временно нарушая симметрию и задавая направление движению зарядов.
Практическая польза огромна. Сверхпроводящие диоды могут стать основой для выпрямителей, логических схем и памяти, работающих без тепловых потерь. А поскольку управление ведётся светом, такие устройства обещают быть быстрыми и гибкими. Это шаг к электронике, где энергия не тратится на нагрев, а каждый электрон идёт точно по маршруту.
Обычный полупроводниковый диод в вашем телефоне рассеивает около 0,7 вольта в тепло при каждом переходе. Сверхпроводящий диод, описанный в статье, в теории не теряет ничего — как если бы машина ехала по шоссе без трения.
В романе Артура Кларка «Город и звёзды» упоминаются сверхпроводящие цепи, хранящие энергию веками. Светоуправляемые диоды могли бы воплотить эту идею в реальных накопителях.