Vývoj kvantového počítače, který dokáže řešit problémy, které klasické počítače dokážou vyřešit jen s velkým úsilím nebo vůbec – to je cíl, který v současnosti sleduje stále rostoucí počet výzkumných týmů po celém světě. Důvod: Kvantové efekty, které pocházejí ze světa nejmenších částic a struktur, umožňují mnoho nových technologických aplikací. Za perspektivní komponenty pro realizaci kvantových počítačů jsou považovány takzvané supravodiče, které umožňují zpracovávat informace a signály podle zákonů kvantové mechaniky. Problémem supravodivých nanostruktur však je, že fungují pouze při velmi nízkých teplotách, a proto je obtížné je uvést do praktických aplikací. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Vědci z University of Münster a Forschungszentrum Jülich nyní poprvé prokázali to, co je známo jako kvantování energie v nanovláknech vyrobených z vysokoteplotních supravodičů – tedy supravodičů, ve kterých je zvýšená teplota, pod kterou převládají kvantově mechanické efekty. Supravodivý nanodrát pak předpokládá pouze vybrané energetické stavy, které by mohly být použity ke kódování informace. U vysokoteplotních supravodičů byli vědci také schopni poprvé pozorovat absorpci jediného fotonu, světelné částice, která slouží k přenosu informací.
„Naše výsledky mohou na jedné straně přispět k budoucímu využití značně zjednodušené technologie chlazení v kvantových technologiích, na druhé straně nám nabízejí zcela nové pohledy na procesy řídící supravodivé stavy a jejich dynamiku, které jsou stále nepochopeno,“ zdůrazňuje vedoucí studie Jun. Prof. Carsten Schuck z Fyzikálního ústavu Münsterské univerzity. Výsledky tedy mohou být relevantní pro vývoj nových typů výpočetní techniky. Studie byla publikována v časopise Nature Communications.
Vědci použili supravodiče z prvků yttria, barya, oxidu mědi a kyslíku, zkráceně YBCO, ze kterých vyrobili několik nanometrů tenké dráty. Když tyto struktury vedou elektrický proud, dochází k fyzikální dynamice nazývané 'fázové skluzy'. V případě nanodrátů YBCO kolísání hustoty nosiče náboje způsobuje změny v superproudu. Vědci zkoumali procesy v nanodrátech při teplotách pod 20 Kelvinů, což odpovídá minus 253 stupňům Celsia. V kombinaci s modelovými výpočty prokázali kvantování energetických stavů v nanovláknech. Teplota, při které dráty vstoupily do kvantového stavu, byla zjištěna při 12 až 13 Kelvinech – teplota několik setkrát vyšší než teplota požadovaná pro běžně používané materiály. To vědcům umožnilo vyrábět rezonátory, tj. oscilační systémy naladěné na specifické frekvence, s mnohem delší životností a déle udržovat kvantově mechanické stavy. To je předpokladem pro dlouhodobý vývoj stále větších kvantových počítačů.
Další důležitou součástí pro vývoj kvantových technologií, ale potenciálně i pro lékařskou diagnostiku, jsou detektory, které dokážou registrovat i jednofotony. Výzkumná skupina Carstena Schucka na Münsterské univerzitě již několik let pracuje na vývoji takových jednofotonových detektorů založených na supravodičích. To, co funguje dobře již při nízkých teplotách, se vědci po celém světě snaží dosáhnout pomocí vysokoteplotních supravodičů již více než deset let. U nanodrátů YBCO použitých pro studii byl tento pokus nyní poprvé úspěšný. „Naše nové poznatky připravují cestu pro nové experimentálně ověřitelné teoretické popisy a technologický vývoj,“ říká spoluautor Martin Wolff z výzkumné skupiny Schuck.
Můžete si být jisti, že naši redaktoři pečlivě sledují každou odeslanou zpětnou vazbu a podniknou příslušná opatření. Vaše názory jsou pro nás důležité.
Vaše e-mailová adresa slouží pouze k tomu, aby příjemce věděl, kdo e-mail odeslal. Vaše adresa ani adresa příjemce nebudou použity k žádnému jinému účelu. Informace, které zadáte, se objeví ve vaší e-mailové zprávě a Phys.org je neuchovává v žádné podobě.
Získejte týdenní a/nebo denní aktualizace do vaší schránky. Z odběru se můžete kdykoli odhlásit a vaše údaje nikdy nesdělíme třetím stranám.
Tato stránka používá soubory cookie k usnadnění navigace, analýze vašeho používání našich služeb a poskytování obsahu od třetích stran. Používáním našich stránek potvrzujete, že jste si přečetli naše Zásady ochrany osobních údajů a Podmínky použití a že jim rozumíte.
Čas odeslání: duben-07-2020