Міжнародна група фізиків здійснила важливий прорив у галузі матеріалознавства, створивши надпровідник першого роду, який здатний порушувати математичну симетрію часу. Це відкриття, опубліковане в науковому журналі Physical Review Letters, має потенціал здійснити революцію у сфері квантових обчислень.
Зазвичай надпровідники поділяють на два класи. Матеріали першого роду повністю виштовхують магнітне поле, а їхня надпровідність миттєво зникає при досягненні критичного значення поля. Надпровідники другого роду мають два критичні значення: у проміжку між ними магнітне поле проникає всередину у вигляді квантованих вихорів (стан Абрикосова), а опір залишається нульовим. Повністю надпровідність у них зникає лише за дуже високих показників другого критичного поля.
Дослідники під керівництвом фахівців з Індійського інституту наукової освіти та досліджень у Бхопалі синтезували монокристали діантимоніду ітербію (YbSb2). Вони довели, що цей матеріал належить до першого роду, але водночас має властивості, які раніше вважалися притаманними лише надпровідникам другого роду.
Завдяки рентгенівському аналізу та вимірюванню питомої теплоємності автори дослідження підтвердили високу хімічну чистоту зразків та наявність енергетичного бар’єра, який захищає електронні пари від розпаду. За допомогою мюонної спінової спектроскопії — передового методу квантового зондування без зовнішнього магнітного поля — вчені виявили, що після переходу в надпровідний стан у матеріалі спонтанно виникають мікроскопічні внутрішні магнітні поля. Оскільки магнітні поля змінюють свій напрямок при оберненні часу, це стало прямим доказом порушення симетрії часу в YbSb2.
Крім того, електрони в цьому надпровіднику об’єднуються в нетиповий «спіновий триплет» із сумарним магнітним моментом. Це дозволяє системі самостійно порушувати симетрію часу без впливу зовнішніх полів. За умов низьких температур на поверхні матеріалу можуть виникати особливі майоранівські моди — квантові збудження, які є власними античастинками. Таке явище відкриває шлях до створення топологічних квантових матеріалів, здатних надійно захистити квантову інформацію від теплового та електромагнітного шуму.
