結晶を1度ずらして電流に方向差　量子回路へ超伝導ダイオードの新設計

米フロリダ大学、台湾の国立成功大学、スロバキア科学アカデミー、米ニューヨーク州立大学バッファロー校に所属する研究者は、薄い超伝導結晶をわずかにずらして重ね、電流の流れやすさに方向差をつける素子を作りました。論文は10月10日、Nature Communicationsへ査読・採択後の早期版として公開されました。

使った材料は二セレン化ニオブ（NbSe2）です。2枚の薄い結晶を1度ずらして重ね、磁場を加えて電流と電圧を測りました。超伝導は、低温で電気抵抗がなくなる現象です。今回の試料では6.87ケルビン、約マイナス266度で超伝導への変化を確認しています。

全体の厚さが16ナノメートルの素子では、結晶の面に垂直な磁場を調整すると、電流の方向差を表す指標が最大約27.6％になりました。この指標は、抵抗なしで流せる電流の上限が順方向と逆方向でどれだけ違うかを表します。電力を変換する効率とは異なる量です。

研究チームは、この方向差を量子回路へ組み込む効果をシミュレーションでも調べました。量子ビットの0と1に使う2つの状態を保つには、方向差を最大にするより、回路の条件に合わせて調整することが有利な結果でした。実験による素子の測定と、量子回路の計算を組み合わせ、信号の戻りを抑える回路設計につなげる研究です。