Η ανάπτυξη ενός κβαντικού υπολογιστή που μπορεί να λύσει προβλήματα, τα οποία οι κλασικοί υπολογιστές μπορούν να λύσουν μόνο με μεγάλη προσπάθεια ή καθόλου — αυτός είναι ο στόχος που επιδιώκεται επί του παρόντος από έναν συνεχώς αυξανόμενο αριθμό ερευνητικών ομάδων παγκοσμίως. Ο λόγος: Τα κβαντικά εφέ, τα οποία προέρχονται από τον κόσμο των μικρότερων σωματιδίων και δομών, επιτρέπουν πολλές νέες τεχνολογικές εφαρμογές. Οι λεγόμενοι υπεραγωγοί, οι οποίοι επιτρέπουν την επεξεργασία πληροφοριών και σημάτων σύμφωνα με τους νόμους της κβαντικής μηχανικής, θεωρούνται πολλά υποσχόμενα συστατικά για την υλοποίηση κβαντικών υπολογιστών. Ένα σημείο κόλλημα των υπεραγώγιμων νανοδομών, ωστόσο, είναι ότι λειτουργούν μόνο σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες και επομένως είναι δύσκολο να εφαρμοστούν σε πρακτικές εφαρμογές. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2'); });
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Münster και του Forschungszentrum Jülich τώρα, για πρώτη φορά, απέδειξαν αυτό που είναι γνωστό ως κβαντοποίηση ενέργειας σε νανοσύρματα από υπεραγωγούς υψηλής θερμοκρασίας, δηλαδή υπεραγωγούς, στους οποίους η θερμοκρασία είναι αυξημένη κάτω από την οποία κυριαρχούν τα κβαντομηχανικά φαινόμενα. Το υπεραγώγιμο νανοσύρμα στη συνέχεια υποθέτει μόνο επιλεγμένες ενεργειακές καταστάσεις που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την κωδικοποίηση πληροφοριών. Στους υπεραγωγούς υψηλής θερμοκρασίας, οι ερευνητές μπόρεσαν επίσης να παρατηρήσουν για πρώτη φορά την απορρόφηση ενός μόνο φωτονίου, ενός σωματιδίου φωτός που χρησιμεύει για τη μετάδοση πληροφοριών.
«Αφενός, τα αποτελέσματά μας μπορούν να συμβάλουν στη χρήση πολύ απλουστευμένης τεχνολογίας ψύξης σε κβαντικές τεχνολογίες στο μέλλον, και από την άλλη, μας προσφέρουν εντελώς νέες ιδέες για τις διαδικασίες που διέπουν τις υπεραγώγιμες καταστάσεις και τη δυναμική τους, οι οποίες εξακολουθούν να είναι δεν γίνεται κατανοητό», τονίζει ο επικεφαλής της μελέτης Jun. Prof. Carsten Schuck από το Ινστιτούτο Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Münster. Τα αποτελέσματα μπορεί επομένως να είναι σχετικά με την ανάπτυξη νέων τύπων τεχνολογίας υπολογιστών. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications.
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν υπεραγωγούς κατασκευασμένους από τα στοιχεία ύττριο, βάριο, οξείδιο του χαλκού και οξυγόνο, ή εν συντομία YBCO, από τους οποίους κατασκεύασαν λεπτά σύρματα μερικών νανομέτρων. Όταν αυτές οι δομές διεξάγουν ηλεκτρικό ρεύμα, εμφανίζεται μια φυσική δυναμική που ονομάζεται «ολισθήσεις φάσης». Στην περίπτωση των νανοσυρμάτων YBCO, οι διακυμάνσεις της πυκνότητας του φορέα φορτίου προκαλούν διακυμάνσεις στο υπερρεύμα. Οι ερευνητές ερεύνησαν τις διεργασίες στα νανοσύρματα σε θερμοκρασίες κάτω από 20 Kelvin, που αντιστοιχεί σε μείον 253 βαθμούς Κελσίου. Σε συνδυασμό με υπολογισμούς μοντέλων, έδειξαν μια κβαντοποίηση των ενεργειακών καταστάσεων στα νανοσύρματα. Η θερμοκρασία στην οποία τα σύρματα εισήλθαν στην κβαντική κατάσταση βρέθηκε από 12 έως 13 Kelvin - θερμοκρασία αρκετές εκατοντάδες φορές υψηλότερη από τη θερμοκρασία που απαιτείται για τα υλικά που χρησιμοποιούνται συνήθως. Αυτό έδωσε τη δυνατότητα στους επιστήμονες να παράγουν συντονιστές, δηλαδή ταλαντευόμενα συστήματα συντονισμένα σε συγκεκριμένες συχνότητες, με πολύ μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και να διατηρήσουν τις κβαντομηχανικές καταστάσεις για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Αυτό αποτελεί προϋπόθεση για τη μακροπρόθεσμη ανάπτυξη ολοένα και μεγαλύτερων κβαντικών υπολογιστών.
Περαιτέρω σημαντικά στοιχεία για την ανάπτυξη κβαντικών τεχνολογιών, αλλά ενδεχομένως και για ιατρικά διαγνωστικά, είναι οι ανιχνευτές που μπορούν να καταγράψουν ακόμη και μεμονωμένα φωτόνια. Η ερευνητική ομάδα του Carsten Schuck στο Πανεπιστήμιο του Münster εργάζεται εδώ και αρκετά χρόνια για την ανάπτυξη τέτοιων ανιχνευτών ενός φωτονίου που βασίζονται σε υπεραγωγούς. Αυτό που λειτουργεί ήδη καλά σε χαμηλές θερμοκρασίες, οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο προσπαθούν να επιτύχουν με υπεραγωγούς υψηλής θερμοκρασίας για περισσότερο από μια δεκαετία. Στα νανοσύρματα YBCO που χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη, αυτή η προσπάθεια έχει πλέον επιτύχει για πρώτη φορά. «Τα νέα ευρήματά μας ανοίγουν το δρόμο για νέες πειραματικά επαληθεύσιμες θεωρητικές περιγραφές και τεχνολογικές εξελίξεις», λέει ο συν-συγγραφέας Martin Wolff από την ερευνητική ομάδα Schuck.
Μπορείτε να είστε βέβαιοι ότι οι συντάκτες μας παρακολουθούν στενά κάθε σχόλιο που αποστέλλεται και θα προβούν στις κατάλληλες ενέργειες. Οι απόψεις σας είναι σημαντικές για εμάς.
Η διεύθυνση email σας χρησιμοποιείται μόνο για να ενημερώσει τον παραλήπτη ποιος έστειλε το email. Ούτε η διεύθυνσή σας ούτε η διεύθυνση του παραλήπτη θα χρησιμοποιηθούν για οποιονδήποτε άλλο σκοπό. Οι πληροφορίες που εισάγετε θα εμφανίζονται στο μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου σας και δεν διατηρούνται από το Phys.org σε καμία μορφή.
Λάβετε εβδομαδιαίες ή/και ημερήσιες ενημερώσεις που παραδίδονται στα εισερχόμενά σας. Μπορείτε να καταργήσετε την εγγραφή σας ανά πάσα στιγμή και δεν θα κοινοποιήσουμε ποτέ τα στοιχεία σας σε τρίτους.
Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί cookies για να βοηθήσει στην πλοήγηση, να αναλύσει τη χρήση των υπηρεσιών μας από εσάς και να παρέχει περιεχόμενο από τρίτα μέρη. Χρησιμοποιώντας τον ιστότοπό μας, αναγνωρίζετε ότι έχετε διαβάσει και κατανοήσει την Πολιτική Απορρήτου και τους Όρους Χρήσης μας.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-07-2020