Kvantarvuti väljatöötamine, mis suudab lahendada probleeme, mida klassikalised arvutid suudavad lahendada ainult suurte pingutustega või üldse mitte – seda eesmärki taotleb praegu üha kasvav hulk uurimisrühmi kogu maailmas. Põhjus: Kvantefektid, mis pärinevad väikseimate osakeste ja struktuuride maailmast, võimaldavad palju uusi tehnoloogilisi rakendusi. Kvantarvutite realiseerimisel peetakse perspektiivikateks komponentideks nn ülijuhte, mis võimaldavad töödelda infot ja signaale vastavalt kvantmehaanika seadustele. Ülijuhtivate nanostruktuuride nakkepunkt on aga see, et need toimivad ainult väga madalatel temperatuuridel ja seetõttu on neid raske praktilistesse rakendustesse viia. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Münsteri ülikooli ja Forschungszentrum Jülichi teadlased demonstreerisid nüüd esimest korda nn energia kvantiseerimist kõrgtemperatuursetest ülijuhtidest valmistatud nanojuhtmetes – st ülijuhtides, mille temperatuur on kõrgendatud, millest allpool domineerivad kvantmehaanilised efektid. Ülijuhtiv nanotraat võtab seejärel ainult valitud energiaolekuid, mida saaks kasutada teabe kodeerimiseks. Kõrgtemperatuurilistes ülijuhtides suutsid teadlased esimest korda jälgida ka ühe footoni, teabe edastamiseks mõeldud valgusosakese neeldumist.
„Ühelt poolt võivad meie tulemused kaasa aidata oluliselt lihtsustatud jahutustehnoloogia kasutamisele tulevikus kvanttehnoloogiates, teisalt pakuvad need meile täiesti uudset arusaama ülijuhtivaid olekuid reguleerivatest protsessidest ja nende dünaamikast, mis on siiani. ei mõisteta,” rõhutab uuringu juht juunior prof Carsten Schuck Münsteri ülikooli füüsikainstituudist. Seetõttu võivad tulemused olla olulised uut tüüpi arvutitehnoloogia arendamiseks. Uuring on avaldatud ajakirjas Nature Communications.
Teadlased kasutasid ülijuhte, mis olid valmistatud elementidest ütrium, baarium, vaskoksiid ja hapnik või lühendatult YBCO, millest nad valmistasid mõne nanomeetrise õhukese juhtme. Kui need struktuurid juhivad elektrivoolu, tekib füüsikaline dünaamika, mida nimetatakse "faasilibisemiseks". YBCO nanojuhtmete puhul põhjustavad laengukandja tiheduse kõikumised ülivoolu kõikumisi. Teadlased uurisid nanojuhtmetes toimuvaid protsesse temperatuuril alla 20 kelvini, mis vastab miinus 253 kraadile Celsiuse järgi. Koos mudeliarvutustega näitasid nad nanojuhtmete energiaolekute kvantifitseerimist. Temperatuur, mille juures juhtmed kvantolekusse sisenesid, oli 12–13 kelvinit – temperatuur on mitusada korda kõrgem kui tavaliselt kasutatavate materjalide temperatuur. See võimaldas teadlastel toota palju pikema elueaga resonaatoreid ehk kindlatele sagedustele häälestatud võnkesüsteeme ning säilitada kvantmehaanilisi olekuid kauem. See on eelduseks üha suuremate kvantarvutite pikaajaliseks arendamiseks.
Täiendavad olulised komponendid kvanttehnoloogiate, aga potentsiaalselt ka meditsiinidiagnostika arendamiseks on detektorid, mis suudavad registreerida isegi ühefootoneid. Carsten Schucki uurimisrühm Münsteri ülikoolis on juba mitu aastat töötanud selliste ülijuhtidel põhinevate ühefootoniliste detektorite väljatöötamisega. Seda, mis juba madalatel temperatuuridel hästi toimib, on teadlased üle kogu maailma püüdnud saavutada kõrge temperatuuriga ülijuhtidega juba üle kümne aasta. Uuringus kasutatud YBCO nanojuhtmetes on see katse nüüd esimest korda õnnestunud. "Meie uued leiud sillutavad teed uutele eksperimentaalselt kontrollitavatele teoreetilistele kirjeldustele ja tehnoloogilistele arengutele," ütleb kaasautor Martin Wolff Schucki uurimisrühmast.
Võite olla kindel, et meie toimetajad jälgivad hoolikalt iga saadetud tagasisidet ja võtavad kasutusele asjakohased meetmed. Teie arvamused on meile olulised.
Teie e-posti aadressi kasutatakse ainult selleks, et anda adressaadile teada, kes meili saatis. Teie ega saaja aadressi ei kasutata muuks otstarbeks. Sisestatud teave kuvatakse teie e-kirjas ja Phys.org ei säilita seda mingil kujul.
Iganädalased ja/või igapäevased uuendused saadetakse teie postkasti. Saate tellimusest igal ajal loobuda ja me ei jaga kunagi teie andmeid kolmandatele osapooltele.
See sait kasutab küpsiseid, et aidata navigeerida, analüüsida meie teenuste kasutamist ja pakkuda sisu kolmandatelt isikutelt. Meie saiti kasutades kinnitate, et olete lugenud ja mõistate meie privaatsuspoliitikat ja kasutustingimusi.
Postitusaeg: aprill-07-2020