Поиск сверхпроводников, работающих при комнатной температуре, получил мощный импульс благодаря искусственному интеллекту

Ученые продемонстрировали новый мощный способ поиска одной из самых ценных находок в физике: практических сверхпроводников.

Международная группа исследователей продемонстрировала новый способ гораздо более быстрого открытия сверхпроводников, объединив машинное обучение с передовой квантовой физикой. Этот подход позволяет ученым анализировать практически неограниченное количество возможных комбинаций материалов и точно определять наиболее перспективных кандидатов на сверхпроводимость.

Этот прорыв, осуществленный консорциумом SuperC, уже привел к открытию двух новых сверхпроводящих материалов. По словам профессора Пяйви Тёрмя из Университета Аалто, возглавляющей коллаборацию, этот метод может значительно ускорить поиск новых сверхпроводников.

Сверхпроводники могут проводить электричество с нулевым электрическим сопротивлением благодаря квантовому эффекту, который проявляется только при чрезвычайно низких температурах. Они необходимы для таких технологий, как квантовые компьютеры, МРТ и другие системы нейровизуализации, термоядерные реакторы и высокоскоростные поезда на магнитной подушке.

Однако поиск новых сверхпроводников чрезвычайно сложен. Теоретически возможны практически бесконечные комбинации химических элементов, но лишь крошечная их часть обладает сверхпроводимостью. Даже те, которые уже обнаружены, требуют дорогостоящих систем охлаждения для достижения температур, близких к абсолютному нулю, прежде чем они смогут функционировать.

Исследователи по всему миру преследуют еще более масштабную цель: найти практический сверхпроводник, работающий при комнатной температуре.

«Сверхпроводящие материалы, способные работать при комнатной температуре, навсегда изменят способ потребления энергии», — объясняет Тёрмя. «Если такой материал сможет заменить обычные проводники в таких приложениях, как компьютеры и центры обработки данных, глобальное потребление энергии может быть резко сокращено, а тепловой след ИКТ-сектора значительно уменьшен».

Искусственный интеллект и квантовая физика объединяют усилия
Консорциум SuperC был создан в 2023 году профессором Тёрмя и международной группой ведущих физиков с целью использования квантовой физики для решения проблемы изменения климата. Это первое скоординированное глобальное сотрудничество, посвященное открытию новых сверхпроводников, и его амбициозная цель — идентифицировать сверхпроводник, работающий при комнатной температуре, к 2033 году.

По словам Тёрмя, стратегия команды сочетает квантовую геометрию с машинным обучением, что позволяет значительно сузить область поиска.

Новые сверхпроводники, известные как YRu3B2 и LuRu3B2, обязаны своим сверхпроводящим свойствам электронам, образующим плоские полосы в решетке кагоме — геометрическом расположении, вдохновленном традиционными японскими узорами плетения корзин.