El desenvolupament d'un ordinador quàntic que pugui resoldre problemes, que els ordinadors clàssics només poden resoldre amb un gran esforç o gens, aquest és l'objectiu que persegueixen actualment un nombre creixent d'equips de recerca a tot el món. El motiu: els efectes quàntics, que provenen del món de les partícules i estructures més petites, permeten moltes noves aplicacions tecnològiques. Els anomenats superconductors, que permeten processar informació i senyals segons les lleis de la mecànica quàntica, es consideren components prometedors per a la realització d'ordinadors quàntics. Un punt de conflicte de les nanoestructures superconductores, però, és que només funcionen a temperatures molt baixes i, per tant, són difícils d'introduir en aplicacions pràctiques. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Investigadors de la Universitat de Münster i del Forschungszentrum Jülich ara, per primera vegada, van demostrar el que es coneix com a quantització d'energia en nanofils fets de superconductors d'alta temperatura, és a dir, superconductors, en els quals la temperatura és elevada per sota de la qual predominen els efectes mecànics quàntics. Aleshores, el nanofil superconductor assumeix només estats d'energia seleccionats que es podrien utilitzar per codificar informació. En els superconductors d'alta temperatura, els investigadors també van poder observar per primera vegada l'absorció d'un sol fotó, una partícula de llum que serveix per transmetre informació.
"D'una banda, els nostres resultats poden contribuir a l'ús d'una tecnologia de refrigeració considerablement simplificada en tecnologies quàntiques en el futur i, d'altra banda, ens ofereixen coneixements completament nous sobre els processos que regeixen els estats superconductors i la seva dinàmica, que encara són no s'entén”, subratlla el líder de l'estudi, Jun, el professor Carsten Schuck, de l'Institut de Física de la Universitat de Münster. Per tant, els resultats poden ser rellevants per al desenvolupament de nous tipus de tecnologia informàtica. L'estudi s'ha publicat a la revista Nature Communications.
Els científics van utilitzar superconductors fets dels elements itri, bari, òxid de coure i oxigen, o YBCO, per abreujar-los, a partir dels quals van fabricar uns quants cables prims nanòmetres. Quan aquestes estructures condueixen el corrent elèctric es produeix una dinàmica física anomenada "slips de fase". En el cas dels nanocables YBCO, les fluctuacions de la densitat del portador de càrrega provoquen variacions en el supercorrent. Els investigadors van investigar els processos dels nanofils a temperatures inferiors als 20 Kelvin, que corresponen a menys 253 graus centígrads. En combinació amb els càlculs del model, van demostrar una quantificació dels estats d'energia als nanofils. La temperatura a la qual els cables van entrar a l'estat quàntic es va trobar entre 12 i 13 Kelvin, una temperatura uns centenars de vegades superior a la temperatura necessària per als materials utilitzats normalment. Això va permetre als científics produir ressonadors, és a dir, sistemes oscil·lants sintonitzats a freqüències específiques, amb una vida útil molt més llarga i mantenir els estats mecànics quàntics durant més temps. Aquest és un requisit previ per al desenvolupament a llarg termini d'ordinadors quàntics cada cop més grans.
Altres components importants per al desenvolupament de tecnologies quàntiques, però potencialment també per al diagnòstic mèdic, són detectors que poden registrar fins i tot fotons únics. El grup de recerca de Carsten Schuck a la Universitat de Münster ha estat treballant durant diversos anys en el desenvolupament d'aquests detectors d'un sol fotó basats en superconductors. El que ja funciona bé a baixes temperatures, científics de tot el món intenten aconseguir-ho amb superconductors d'alta temperatura durant més d'una dècada. En els nanofils YBCO utilitzats per a l'estudi, aquest intent ha tingut èxit per primera vegada. "Les nostres noves troballes obren el camí per a noves descripcions teòriques i desenvolupaments tecnològics verificables experimentalment", diu el coautor Martin Wolff del grup de recerca Schuck.
Pots estar segur que els nostres editors segueixen de prop tots els comentaris enviats i prendran les accions adequades. Les vostres opinions són importants per a nosaltres.
La vostra adreça de correu electrònic només s'utilitza per fer saber al destinatari qui ha enviat el correu electrònic. Ni la vostra adreça ni l'adreça del destinatari s'utilitzaran per a cap altre propòsit. La informació que introduïu apareixerà al vostre missatge de correu electrònic i Phys.org no la conservarà de cap forma.
Rebeu actualitzacions setmanals i/o diàries a la vostra safata d'entrada. Pots donar-te de baixa en qualsevol moment i mai compartirem les teves dades a tercers.
Aquest lloc utilitza galetes per ajudar amb la navegació, analitzar el vostre ús dels nostres serveis i proporcionar contingut de tercers. En utilitzar el nostre lloc, reconeixeu que heu llegit i enteneu la nostra Política de privadesa i les Condicions d'ús.
Hora de publicació: 07-abril-2020