研发出第一个量子相“超电流”电池

时间：2021-10-03 11:52:01 来源：

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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