Skręcona dioda nadprzewodząca osiąga sprawność 27,6%, co według symulacji jest korzystne dla kubitów

Badacze z Uniwersytetu Florydy, Narodowego Uniwersytetu Cheng Kung na Tajwanie, Słowackiej Akademii Nauk oraz Uniwersytetu Stanowego Nowego Jorku w Buffalo opisali diodę nadprzewodzącą wykonaną ze skręconego NbSe2, przeznaczoną do cichszych nadprzewodzących obwodów kwantowych. Artykuł, którego autorami są Han Zhong, Denis Kochan, Igor Žutić i Yingying Wu, ukazał się w Nature Communications 10 października 2026 roku. Według strony czasopisma jest to recenzowana, przyjęta do publikacji praca, udostępniana z wyprzedzeniem: wersja w otwartym dostępie może być cytowana, ale zanim zastąpi ją ostateczna Version of Record, może jeszcze zostać zredagowana.

Problem, którym zajmuje się zespół, polega na tym, że sygnały w obwodach nadprzewodzących mogą biec w obu kierunkach. Według autorów pozwala to, by odbicia i oddziaływanie zwrotne przenosiły szum z otoczenia z powrotem do koherentnych części obwodu, co obniża wierność. Dioda nadprzewodząca jest nierecyprokalna, czyli różnie traktuje oba kierunki, dlatego daje możliwość tłumienia takiego rozpraszania wstecznego w samym obwodzie. Autorzy zauważają jednak, że sprawność tych diod i ich integracja ze sprzętem kwantowym były dotąd ograniczone.

W eksperymencie zespół zbudował diodę z NbSe2 i uruchomił ją w polach magnetycznych przyłożonych zarówno w płaszczyźnie urządzenia, jak i prostopadle do niej. Jak podaje streszczenie, wprowadzenie skręcenia o zaledwie 1° podniosło sprawność diody w porównaniu z pierwotnymi urządzeniami bez skręcenia, do 27,6%.

Wartość ta jest daleka od idealnych 100%. Autorzy przekonują, że nie jest to wada: ich symulacje kwantowe wskazują, że sprawność w tym środkowym zakresie jest zarówno realistycznie osiągalna w laboratorium, jak i najlepszym wyborem dla zachowania anharmoniczności kubitów oraz stabilizacji układów dwupoziomowych. Innymi słowy, według artykułu najsilniejsze możliwe prostowanie, czyli jednokierunkowy efekt diody, nie służy automatycznie najlepiej informacji kwantowej.

Autorzy przedstawiają to jako nową zasadę projektowania podstawowych właściwości skręconych nadprzewodników, której celem są energooszczędne obwody kwantowe o wysokiej wierności. Wśród podmiotów finansujących wymienionych w artykule są amerykańska National Science Foundation, Departament Energii USA, Słowacka Akademia Nauk, Słowacka Agencja Badań i Rozwoju oraz tajwańska Narodowa Rada Nauki i Technologii. Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.