1193
Машинне навчання дає науковцям потужний новий спосіб шукати надпровідники — матеріали, що проводять електрику з нульовим опором. Міжнародна команда продемонструвала, що штучний інтелект здатен швидко звужувати майже безмежну кількість можливих комбінацій матеріалів до найперспективніших кандидатів. За словами професорки Пяйві Терми з Університету Аалто, яка очолює консорціум SuperC, цей підхід може різко пришвидшити відкриття нових надпровідників.
Надпровідники дозволяють електричному струму текти без втрат енергії, але лише за надзвичайно низьких температур, де проявляються квантові ефекти. Ці матеріали вже застосовують у квантових комп’ютерах, системах медичної нейровізуалізації, термоядерних реакторах і потягах на магнітній подушці. Проте знайти їх украй складно: комбінацій хімічних елементів фактично безліч, а надпровідниками стає лише крихітна частка з них — та й ті зазвичай потребують дорогого охолодження майже до абсолютного нуля.
«Надпровідні матеріали, здатні працювати за кімнатної температури, назавжди змінили б те, як ми споживаємо енергію, — пояснює Терма. — Якби такий матеріал замінив звичайні провідники в комп’ютерах і центрах обробки даних, глобальне енергоспоживання можна було б різко скоротити, а тепловий слід ІТ-сектору — суттєво зменшити». Консорціум SuperC, заснований 2023 року, є першою скоординованою глобальною співпрацею заради відкриття нових надпровідників — з амбітною метою знайти надпровідник кімнатної температури до 2033 року.
У новій роботі виявлені надпровідники YRu3B2 і LuRu3B2 завдячують своїми властивостями електронам, що формують «плоскі зони» в так званій кагоме-ґратці — геометричному візерунку, натхненному традиційним японським плетінням кошиків. Щоб знайти ці матеріали, дослідники спершу застосували машинне навчання для швидкого відсіювання величезної кількості можливих комбінацій елементів. Спеціальний алгоритм відібрав найперспективніших кандидатів, яких потім проаналізували детальними квантовими розрахунками.
Після підтвердження передбачень теоретично колеги з Університету Райса під керівництвом професорки Емілії Морозан синтезували матеріали, хімічно поєднавши їхні складові елементи, і експериментально підтвердили, що обидва справді є надпровідниками. Дослідження-доказ концепції опублікували в Physical Review Research.
Масштаб проблеми, яку розв’язує ШІ, вражає. «За десятиліття дослідники визнали понад 7000 надпровідників, але переважно випадково, — розповідає Терма. — Процес визначення можливих матеріалів настільки обчислювально важкий, що теоретично передбачити придатність вдалося лише приблизно для 20 із них». Навіть перспективний на папері матеріал може виявитися непрактичним, бо його надто складно синтезувати чи неможливо виробляти масово.
Підхід команди змінює цей процес, зосереджуючи детальні розрахунки лише на найсильніших кандидатах. «Наш метод — це попереднє відсіювання на основі машинного навчання, а потім цільові розрахунки перспективних варіантів, — пояснює Терма. — З машинним навчанням ми, можливо, зможемо довести кількість оброблюваних матеріалів до мільярдів. Це наблизить нас на критично важливий крок до пошуку надпровідника кімнатної температури». Дослідження SuperC представлять на виставці Університету Аалто восени 2026 року у столичному регіоні Гельсінкі.
