Сверхпроводимость наизнанку: Оксид индия демонстрирует аномальный квантовый переход

Физики из Франции и Германии зафиксировали аномальное поведение оксида индия при переходе из сверхпроводящего состояния в изолирующее. Вопреки классическим моделям, ключевой параметр материала — сверхтекучая жесткость — рухнула не плавно, а скачкообразно. Это открытие ставит под сомнение фундаментальные представления о квантовых фазовых переходах и указывает на существование неизвестного ранее механизма потери сверхпроводимости.

Фазовый скачок вместо плавного затухания

В ходе эксперимента ученые наблюдали за оксидом индия, материалом с искусственно созданными структурными нарушениями. Используя микроволновую спектроскопию, команда отслеживала изменение сверхтекучей жесткости — показателя, определяющего способность материала сопротивляться изменению своего квантового состояния. Ожидалось, что при нагреве этот параметр будет снижаться постепенно, однако вместо плавной кривой исследователи увидели резкий обвал.

Куперовские пары теряют контроль

Традиционно критическая температура сверхпроводника определяется силой связи куперовских пар — электронных дуэтов, обеспечивающих безresistansное течение тока. В случае с оксидом индия эта логика дала сбой. Решающим фактором оказалась не энергия связи пар, а именно сверхтекучая жесткость. Это означает, что механизм разрушения сверхпроводимости в данном материале принципиально иной, чем считалось ранее.

Подобное поведение оксида индия бросает вызов существующим теоретическим моделям квантовых фазовых переходов. Оно указывает на то, что в сильно неупорядоченных сверхпроводниках могут действовать особые, еще не описанные наукой законы.

Ранее считалось, что переход сверхпроводник-изолятор в таких системах является непрерывным процессом. Новые данные демонстрируют, что он может носить характер фазового перехода первого рода — резкого, скачкообразного. Это меняет подход к прогнозированию свойств материалов для квантовых технологий. Понимание того, как именно и почему разрушается сверхпроводимость в неупорядоченных средах, критически важно для разработки стабильных квантовых процессоров и сверхчувствительных сенсоров. Обнаруженный «квантовый бунт» оксида индия открывает новое направление для поиска материалов с необычными электронными свойствами, которые могут лечь в основу устройств будущего.