Исследователи из Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden и Würzburg–Dresden Cluster of Excellence ct.qmat представили убедительные экспериментальные и теоретические результаты по платиново-висмутовому полуметаллу PtBi₂.

Исследования, проведённые в Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden совместно с Würzburg–Dresden Cluster of Excellence ct.qmat, представили один из самых значимых результатов в современной физике сверхпроводников. В работе, опубликованной 19 ноября 2025 года в журнале Nature, авторы показали, что PtBi₂ демонстрирует необычную форму топологической поверхностной сверхпроводимости, отличающуюся редкой шестикратной симметрией — так называемым i-волновым механизмом спаривания электронов, ранее никогда не наблюдавшимся.

Ключевой особенностью материала является то, что сверхпроводимость формируется именно на верхней и нижней поверхностях кристалла, тогда как его объёмная часть остаётся металлической. Такое сочетание создаёт «естественный сверхпроводящий сэндвич», позволяющий исследовать сочетание топологических поверхностных состояний и необычных сверхпроводящих свойств в одном объекте.

Используя высокоточные методы ARPES, исследователи впервые напрямую зафиксировали узлы в сверхпроводящем зазоре на ферми-дугах PtBi₂. Теоретический анализ показал, что такая структура зазора соответствует i-волновому типу спаривания и приводит к появлению топологически защищённых майорановских конусов в импульсном пространстве.

Из этих свойств следует теоретический вывод: на ступенчатых краях поверхности PtBi₂ должны возникать нулевые майорановские моды — состояния, представляющие интерес для создания топологически защищённых кубитов. Однако важно подчеркнуть, что прямого экспериментального наблюдения этих майорановских состояний пока не проведено.

Таким образом, PtBi₂ является чрезвычайно перспективным и уникальным кандидатом на роль собственного топологического сверхпроводника с беспрецедентным механизмом спаривания электронов. Но утверждение о том, что он уже «окончательно идентифицирован» в этой роли, остаётся преждевременным до получения дополнительных независимых подтверждений и прямой фиксации майорановских мод.

---

PtBi₂ проявляет топологическую поверхностную сверхпроводимость и необычное шестикратное (i-волновое) спаривание.

Внутренняя часть образца остаётся металлической — сверхпроводимость пока реализована на поверхностях.

Майорановские состояния на рёбрах предсказаны теорией, но не продемонстрированы экспериментально в статье.

Механизм спаривания ещё не полностью понятен; нужны дополнительные эксперименты и независимая верификация.

PtBi₂ — новый и многообещающий кандидат для исследований майорановских состояний и топологического кубита, но пока не готов считаться уже рабочей платформой для топологически защищённых кубитов.

Источник информации:

Nature, 19 ноября 2025