Kvanttitietokoneen kehittäminen, joka pystyy ratkaisemaan ongelmia, joita klassiset tietokoneet pystyvät ratkaisemaan vain suurella vaivalla tai eivät ollenkaan – tähän tavoitteeseen pyrkii tällä hetkellä yhä kasvava määrä tutkimusryhmiä maailmanlaajuisesti. Syy: Pienimpien hiukkasten ja rakenteiden maailmasta peräisin olevat kvanttiefektit mahdollistavat monia uusia teknologisia sovelluksia. Niin sanottuja suprajohteita, jotka mahdollistavat tiedon ja signaalien käsittelyn kvanttimekaniikan lakien mukaisesti, pidetään lupaavina komponentteina kvanttitietokoneiden toteuttamisessa. Suprajohtavien nanorakenteiden tarttumiskohta on kuitenkin se, että ne toimivat vain hyvin alhaisissa lämpötiloissa ja siksi niitä on vaikea tuoda käytännön sovelluksiin. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2'); });
Münsterin yliopiston ja Forschungszentrum Jülichin tutkijat osoittivat nyt ensimmäistä kertaa niin sanotun energian kvantisoinnin nanolangoissa, jotka on valmistettu korkean lämpötilan suprajohteista – eli suprajohteista, joissa lämpötila on kohotettu, jonka alapuolella kvanttimekaaniset vaikutukset hallitsevat. Suprajohtava nanolanka olettaa sitten vain valitut energiatilat, joita voidaan käyttää tiedon koodaamiseen. Korkean lämpötilan suprajohtimissa tutkijat pystyivät myös ensimmäistä kertaa havaitsemaan yhden fotonin, valohiukkasen, joka välittää tietoa, absorption.
”Tuloksemme voivat toisaalta edistää huomattavasti yksinkertaistetun jäähdytysteknologian käyttöä kvanttiteknologioissa tulevaisuudessa, ja toisaalta ne tarjoavat meille täysin uusia näkemyksiä suprajohtavia tiloja ohjaavista prosesseista ja niiden dynamiikasta, jotka ovat edelleen ei ymmärretä”, korostaa tutkimuksen johtaja kesäkuun prof. Carsten Schuck Münsterin yliopiston fysiikan instituutista. Tulokset voivat siksi olla merkityksellisiä uudentyyppisen tietotekniikan kehittämisessä. Tutkimus on julkaistu Nature Communications -lehdessä.
Tiedemiehet käyttivät alkuaineista yttrium, barium, kuparioksidi ja happi, tai lyhennettynä YBCO, valmistettuja suprajohtimia, joista he valmistivat muutaman nanometrin ohuita lankoja. Kun nämä rakenteet johtavat sähkövirtaa, tapahtuu fysikaalista dynamiikkaa, jota kutsutaan "vaiheluistoksi". YBCO-nanolankojen tapauksessa varauksenkuljettajan tiheyden vaihtelut aiheuttavat vaihteluita supervirrassa. Tutkijat tutkivat nanolankojen prosesseja alle 20 kelvinin lämpötiloissa, mikä vastaa miinus 253 celsiusastetta. Yhdessä mallilaskelmien kanssa he osoittivat nanolankojen energiatilojen kvantisoinnin. Lämpötila, jossa johdot tulivat kvanttitilaan, havaittiin 12-13 Kelvinissä – lämpötila useita satoja kertoja korkeampi kuin normaalisti käytettyjen materiaalien lämpötila. Tämän ansiosta tiedemiehet pystyivät valmistamaan resonaattoreita eli tietyille taajuuksille viritettyjä värähteleviä järjestelmiä, joiden käyttöikä on paljon pidempi ja kvanttimekaanisten tilojen ylläpitäminen pidempään. Tämä on edellytys yhä suurempien kvanttitietokoneiden pitkän aikavälin kehitykselle.
Muita tärkeitä komponentteja kvanttiteknologioiden kehittämisessä, mutta mahdollisesti myös lääketieteellisessä diagnostiikassa, ovat ilmaisimet, jotka pystyvät rekisteröimään jopa yksittäisiä fotoneja. Carsten Schuckin Münsterin yliopiston tutkimusryhmä on työskennellyt useiden vuosien ajan kehittääkseen tällaisia suprajohtimiin perustuvia yksifotonisia ilmaisimia. Se, mikä toimii jo hyvin alhaisissa lämpötiloissa, tiedemiehet kaikkialla maailmassa ovat yrittäneet saavuttaa korkean lämpötilan suprajohtimilla yli vuosikymmenen ajan. Tutkimuksessa käytetyissä YBCO-nanolangoissa tämä yritys on nyt onnistunut ensimmäistä kertaa. "Uudet löydöksemme tasoittaa tietä uusille kokeellisesti todennettavissa oleville teoreettisille kuvauksille ja teknologiselle kehitykselle", sanoo toinen kirjoittaja Martin Wolff Schuck-tutkimusryhmästä.
Voit olla varma, että toimittajamme seuraavat tarkasti jokaista lähetettyä palautetta ja ryhtyvät tarvittaviin toimiin. Mielipiteesi ovat meille tärkeitä.
Sähköpostiosoitettasi käytetään vain ilmoittamaan vastaanottajalle, kuka viestin lähetti. Osoitettasi tai vastaanottajan osoitetta ei käytetä mihinkään muuhun tarkoitukseen. Antamasi tiedot näkyvät sähköpostiviestissäsi, eikä Phys.org säilytä niitä missään muodossa.
Saat viikoittaisia ja/tai päivittäisiä päivityksiä postilaatikkoosi. Voit peruuttaa tilauksen milloin tahansa, emmekä koskaan jaa tietojasi kolmansille osapuolille.
Tämä sivusto käyttää evästeitä auttamaan navigoinnissa, analysoimaan palveluidemme käyttöä ja tarjoamaan sisältöä kolmansilta osapuolilta. Käyttämällä sivustoamme vahvistat, että olet lukenut ja ymmärtänyt tietosuojakäytäntömme ja käyttöehdot.
Postitusaika: 07.04.2020