270万欧元打造超导奇迹

ct.qmat(维尔茨堡和德累斯顿两所大学联合发起)的低温物理学专家 Elena Hassinger 进行的研究一直是极冷的代名词。2021年，她发现了非常规超导体铈铑砷CeRh 2 As 2)。超导体通常只有一个无电阻电子传输阶段，该阶段发生在某个临界温度以下。然而，据学术期刊《科学》报道， ​​CeRh 2 As 2是迄今为止唯一拥有两种特定超导态的量子材料。

几十年来，超导体中的无损电流传导一直是固态物理学的中心焦点，并已成为电力工程未来的重要前景。CeRh 2 As 2中第二超导相的发现是由于铈原子周围的不对称晶体结构(晶体结构的其余部分完全对称)导致的，使该化合物成为拓扑量子计算的主要候选者。哈辛格计划将她的研究扩展到具有类似不寻常结构特性的其他量子材料，希望在更高的温度下实现拓扑超导。

ERC Consolidator Grant：来自欧洲研究理事会的 270 万欧元资助

欧洲研究理事会授予哈辛格 270 万欧元的资助，用于资助她的项目“极端条件下局部破缺反演对称的奇异量子态——Ixtreme”。未来五年，她打算利用这笔资金在德累斯顿实验室进一步研究超导“奇迹”CeRh 2 As 2 ，发现相关量子材料，并为拓扑量子计算领域的重大突破做出贡献。“如果我们能够在实验室中证实我的铈铑砷化合物的拓扑表面态的理论预测，这可能为拓扑量子比特(qubit)的创建铺平道路。这将是向前迈出的一大步，”哈辛格解释道。

拓扑量子计算的巨大潜力

拓扑量子位以其鲁棒性而闻名，其量子态比非拓扑量子位更加稳定。当前研究中最大的挑战之一是开发一种同时维持 1,000 个量子位的方法。实现这一目标将使量子处理器能够在几分钟内完成传统超级计算机需要数年时间才能完成的任务。这就是为什么 ct.qmat 的聪明才智专注于拓扑量子材料的研究。

极端实验室条件下的突破性研究

在研究非常规超导体铈铑砷时，哈辛格首先需要一个低温恒温器将材料样品冷却至 0.35 开尔文(–272.8 摄氏度)以下。“这台机器的成本超过一百万欧元。谈判已经在进行中，”她透露道。当样品足够冷时，它将承受巨大的压力和高达 18 特斯拉的超强磁场，远远超过典型马蹄形磁铁的 0.1 特斯拉磁场。“进行这些高压磁场测量可能需要几个月的时间，需要每天进行精确的调整，”哈辛格解释说，概述了她的实验方法。她的目标是仔细检查铈铑砷的第二超导相，以最终证明该材料是拓扑超导体。如果成功，这种“奇迹材料”不仅可以实现无损电子传导，而且还具有强大的拓扑表面态，可用于量子计算操作。

外表

“欧洲研究理事会通过 ERC Consolidator Grant 资助有前景的开创性研究。埃琳娜·哈辛格是一位经验丰富的物理学家，她发现了一种特殊的材料。有了这笔新的资助，她的目标是成为第一个通过实验表征其奇异量子态的人，并在更高温度下在类似材料中找到相关的量子态。”ct.qmat 德累斯顿发言人 Matthias Vojta 教授说道。“我们很高兴她成为我们 ct.qmat 研究家族的一员，”他补充道。

关于埃琳娜·哈辛格

自 2022 年秋季以来，Elena Hassinger 一直担任 ct.qmat 位于德累斯顿工业大学的复杂电子系统低温物理学主席。她还作为马克斯·普朗克研究员与位于德累斯顿的马克斯·普朗克固体化学物理研究所 (MPI CPfS) 保持密切联系。她在职业生涯中取得的显着成就包括自 2014 年起领导 MPI CPfS 的非常规金属和超导体物理独立研究小组，并于 2016 年至 2022 年担任慕尼黑工业大学终身教授。