Эффект Кондо, открытый в 1930-х годах, описывает аномалию в поведении металлов при экстремальном охлаждении. Обычно снижение температуры уменьшает электрическое сопротивление чистых металлов, однако наличие магнитных примесей меняет картину: ниже определенной отметки сопротивление начинает резко расти. Это происходит из-за того, что свободные электроны образуют плотные облака вокруг магнитных атомов, пытаясь нейтрализовать их магнетизм и блокируя ток. Долгое время физикам не удавалось точно рассчитать момент этого температурного разворота, так как хаотичное взаимодействие миллиардов частиц превышало вычислительные мощности даже самых мощных суперкомпьютеров.
Для преодоления этого препятствия исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) и Йельского университета применили метод вычислений «из первых принципов» (ab initio). Они адаптировали математические алгоритмы молекулярной химии, рассчитав поведение одного магнитного атома в металле как крупной самостоятельной молекулы. Полученная цифровая модель оказалась в 100 раз точнее всех существующих упрощенных симуляций, что было успешно подтверждено реальными лабораторными измерениями.
В будущем эта технология позволит инженерам создавать стабильные материалы для сверхпроводящих энергосетей нового поколения и квантовых компьютеров. Ученые планируют масштабировать алгоритм для моделирования высокотемпературных сверхпроводников и квантовых магнитов без необходимости предварительного сбора практических данных.
