Обычно сверхпроводимость — это история про холод. Чем ниже температура, тем легче электронам объединиться в пары и течь без сопротивления. Но в новой работе физики вырастили тонкие плёнки никелатов с добавкой европия и увидели обратную картину. При температурах ниже 2,6 К образец вёл себя как обычный металл с сопротивлением. Однако стоило его немного нагреть — и сопротивление падало до нуля. Сверхпроводимость включалась от тепла.
Этот обратный переход работал в узком коридоре: от 2,6 до 5,4 К. Выше — материал снова становился нормальным. Получался своего рода «остров» сверхпроводимости, окружённый несверхпроводящим морем. Причём границы острова можно было сдвигать не только температурой, но и магнитным полем или даже просто увеличивая ток через образец.
Авторы предполагают, что при нагреве меняется баланс между двумя конкурирующими магнитными влияниями. Одно из них связано с собственным магнетизмом европия и способно разрушать куперовские пары (связанные состояния электронов, благодаря которым течёт сверхпроводящий ток). Другое — эффективное поле, возникающее из-за компенсации этих моментов, — при определённых условиях, наоборот, стабилизирует сверхпроводящее состояние. Когда температура растёт, второе влияние на время берёт верх, и появляется сверхпроводимость. При ещё большем нагреве побеждает первое — и всё возвращается к норме.
Открытие переворачивает привычный взгляд на тепло как на врага квантовой когерентности (согласованности квантовых состояний). Вместо того чтобы разрушать упорядоченное состояние, тепловые флуктуации могут его создавать. Это не просто курьёз — это новый инструмент для инженерии квантовых фаз. Устройства на основе таких материалов смогут переключаться между состояниями не охлаждением до сверхнизких температур, а нагревом — что технически проще и открывает неожиданные сценарии для сверхпроводящей электроники.
Температура 2,6 К, при которой включалась сверхпроводимость, лишь на пару градусов теплее, чем реликтовое излучение, остывшее за 13,8 миллиардов лет после Большого взрыва.
В романе «Ложная слепота» Питера Уоттса инопланетные формы жизни используют магнитные поля для когерентных квантовых процессов — примерно так, как европий управляет сверхпроводимостью в этих никелатах.