Международная группа физиков разработала метод, который с помощью искусственного интеллекта позволяет резко ускорить поиск новых сверхпроводников – материалов, проводящих электрический ток без сопротивления. Технология уже помогла обнаружить два ранее неизвестных соединения, что подтверждает её эффективность в решении одной из ключевых задач современной физики.
Сверхпроводники уже применяют в квантовых компьютерах, медицинских томографах и термоядерных реакторах, но они работают лишь при сверхнизких температурах, близких к абсолютному нулю. Это требует сложных и дорогих систем охлаждения. Создание материала, сохраняющего сверхпроводимость при комнатной температуре, произвело бы революцию в энергетике и вычислительной технике, значительно сократив мировое энергопотребление.
В основе нового подхода – сочетание машинного обучения и квантовой геометрии. Специальный алгоритм анализирует огромные массивы возможных химических соединений и отбирает наиболее перспективных кандидатов. После этого учёные детально рассчитывают квантовые свойства только для узкого круга отобранных материалов, что экономит время и вычислительные ресурсы.
Этот подход уже позволил обнаружить два новых материала – YRu3B2 и LuRu3B2. Их сверхпроводящие свойства объясняются тем, что электроны в их кристаллической структуре – так называемой решётке кагоме – формируют «плоские зоны». После теоретического предсказания сотрудники Райсовского университета синтезировали эти соединения и экспериментально подтвердили их свойства. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Research.
Раньше поиск новых сверхпроводников был медленным и требовал огромных вычислительных мощностей. По словам исследователей, большинство из более чем 7 тыс. известных на сегодня материалов были открыты случайно, и лишь для двух десятков из них сверхпроводимость была предсказана теоретически. Новый метод позволяет целенаправленно проверять миллиарды потенциальных соединений.
Работу вёл международный консорциум SuperC, созданный в 2023 году под руководством профессора Университета Аалто Пяйви Тёрмя. Организация ставит целью найти сверхпроводник, работающий при комнатной температуре, к 2033 году.
