Die ontwikkeling van 'n kwantumrekenaar wat probleme kan oplos, wat klassieke rekenaars net met groot moeite of glad nie kan oplos nie — dit is die doelwit wat tans deur 'n steeds groeiende aantal navorsingspanne wêreldwyd nagestreef word. Die rede: Kwantumeffekte, wat uit die wêreld van die kleinste deeltjies en strukture ontstaan, maak baie nuwe tegnologiese toepassings moontlik. Sogenaamde supergeleiers, wat voorsiening maak vir die verwerking van inligting en seine volgens die wette van kwantummeganika, word beskou as belowende komponente vir die verwesenliking van kwantumrekenaars. 'n Knelpunt van supergeleidende nanostrukture is egter dat hulle slegs by baie lae temperature funksioneer en dus moeilik in praktiese toepassings kan bring. googletag.cmd.push(funksie() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Navorsers aan die Universiteit van Münster en Forschungszentrum Jülich het nou vir die eerste keer gedemonstreer wat bekend staan as energiekwantisering in nanodrade gemaak van hoëtemperatuur-supergeleiers—dit wil sê supergeleiers, waarin die temperatuur verhef word waaronder kwantummeganiese effekte oorheers. Die supergeleidende nanodraad neem dan slegs geselekteerde energietoestande aan wat gebruik kan word om inligting te enkodeer. In die hoë-temperatuur supergeleiers kon die navorsers ook vir die eerste keer die absorpsie van 'n enkele foton waarneem, 'n ligdeeltjie wat dien om inligting oor te dra.
"Aan die een kant kan ons resultate bydra tot die gebruik van aansienlik vereenvoudigde verkoelingstegnologie in kwantumtegnologieë in die toekoms, en aan die ander kant bied hulle ons heeltemal nuwe insigte in die prosesse wat supergeleidende state beheer en hul dinamika, wat steeds nie verstaan nie,” beklemtoon studieleier Jun. Prof. Carsten Schuck van die Instituut vir Fisika aan die Universiteit van Münster. Die resultate kan dus relevant wees vir die ontwikkeling van nuwe tipes rekenaartegnologie. Die studie is in die joernaal Nature Communications gepubliseer.
Die wetenskaplikes het supergeleiers gebruik wat gemaak is van die elemente yttrium, barium, koperoksied en suurstof, of kortweg YBCO, waaruit hulle 'n paar nanometer dun drade vervaardig het. Wanneer hierdie strukture elektriese stroom gelei, vind fisiese dinamika 'fasegly' plaas. In die geval van YBCO nanodrade veroorsaak fluktuasies van die ladingdraerdigtheid variasies in die superstroom. Die navorsers het die prosesse in die nanodrade by temperature onder 20 Kelvin ondersoek, wat ooreenstem met minus 253 grade Celsius. In kombinasie met modelberekeninge het hulle 'n kwantisering van energietoestande in die nanodrade gedemonstreer. Die temperatuur waarteen die drade die kwantumtoestand betree het, is gevind op 12 tot 13 Kelvin - 'n temperatuur 'n paar honderd keer hoër as die temperatuur wat benodig word vir die materiale wat normaalweg gebruik word. Dit het die wetenskaplikes in staat gestel om resonators te vervaardig, dit wil sê ossillerende stelsels wat op spesifieke frekwensies ingestel is, met baie langer lewenstye en om die kwantummeganiese toestande vir langer te handhaaf. Dit is 'n voorvereiste vir die langtermyn-ontwikkeling van steeds groter kwantumrekenaars.
Verdere belangrike komponente vir die ontwikkeling van kwantumtegnologieë, maar moontlik ook vir mediese diagnostiek, is detektors wat selfs enkelfotone kan registreer. Carsten Schuck se navorsingsgroep aan die Münster Universiteit werk al vir etlike jare aan die ontwikkeling van sulke enkelfotondetektors wat op supergeleiers gebaseer is. Wat reeds goed werk by lae temperature, probeer wetenskaplikes regoor die wêreld al meer as 'n dekade met hoë-temperatuur supergeleiers bereik. In die YBCO nanodrade wat vir die studie gebruik is, het hierdie poging nou vir die eerste keer geslaag. "Ons nuwe bevindinge baan die weg vir nuwe eksperimenteel verifieerbare teoretiese beskrywings en tegnologiese ontwikkelings," sê mede-outeur Martin Wolff van die Schuck-navorsingsgroep.
Jy kan verseker wees dat ons redakteurs elke terugvoer wat gestuur word noukeurig monitor en toepaslike stappe sal neem. Jou opinies is vir ons belangrik.
Jou e-posadres word slegs gebruik om die ontvanger te laat weet wie die e-pos gestuur het. Nóg jou adres nóg die ontvanger se adres sal vir enige ander doel gebruik word. Die inligting wat jy invoer sal in jou e-posboodskap verskyn en word nie in enige vorm deur Phys.org behou nie.
Kry weeklikse en/of daaglikse opdaterings by jou inkassie afgelewer. Jy kan enige tyd uitteken en ons sal nooit jou besonderhede aan derde partye deel nie.
Hierdie webwerf gebruik webkoekies om te help met navigasie, jou gebruik van ons dienste te ontleed en inhoud van derde partye te verskaf. Deur ons webwerf te gebruik, erken jy dat jy ons Privaatheidsbeleid en Gebruiksvoorwaardes gelees en verstaan het.
Postyd: Apr-07-2020