Razvoj kvantnog računala koje može riješiti probleme, koje klasična računala mogu riješiti samo uz velike napore ili nikako - to je cilj kojem trenutno teži sve veći broj istraživačkih timova diljem svijeta. Razlog: kvantni efekti, koji potječu iz svijeta najmanjih čestica i struktura, omogućuju mnoge nove tehnološke primjene. Takozvani supravodiči, koji omogućuju obradu informacija i signala prema zakonima kvantne mehanike, smatraju se obećavajućim komponentama za realizaciju kvantnih računala. Međutim, sporna točka supravodljivih nanostruktura jest to što one funkcioniraju samo na vrlo niskim temperaturama i stoga ih je teško primijeniti u praksi. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Istraživači sa Sveučilišta u Münsteru i Forschungszentrum Jülich sada su po prvi put demonstrirali ono što je poznato kao kvantizacija energije u nanožicama napravljenim od visokotemperaturnih supravodiča—tj. supravodiča, u kojima je temperatura povišena ispod koje prevladavaju kvantno-mehanički učinci. Supravodljiva nanožica tada preuzima samo odabrana energetska stanja koja se mogu koristiti za kodiranje informacija. U visokotemperaturnim supravodičima istraživači su također prvi put mogli promatrati apsorpciju jednog fotona, svjetlosne čestice koja služi za prijenos informacija.
“S jedne strane, naši rezultati mogu pridonijeti korištenju znatno pojednostavljene tehnologije hlađenja u kvantnim tehnologijama u budućnosti, as druge strane, oni nam nude potpuno nove uvide u procese koji upravljaju supravodljivim stanjima i njihovu dinamiku, a koji su još uvijek nije razumio,” naglašava voditelj studije jun. prof. Carsten Schuck s Instituta za fiziku na Sveučilištu Münster. Rezultati stoga mogu biti relevantni za razvoj novih vrsta računalne tehnologije. Studija je objavljena u časopisu Nature Communications.
Znanstvenici su koristili supravodiče napravljene od elemenata itrija, barija, bakrenog oksida i kisika ili skraćeno YBCO od kojih su izradili nekoliko nanometara tanke žice. Kada te strukture provode električnu struju, dolazi do fizičke dinamike koja se naziva "klizanje faze". U slučaju YBCO nanožica, fluktuacije gustoće nositelja naboja uzrokuju varijacije u superstruji. Istraživači su istraživali procese u nanožicama na temperaturama ispod 20 Kelvina, što odgovara minus 253 stupnja Celzijusa. U kombinaciji s izračunima modela, demonstrirali su kvantizaciju energetskih stanja u nanožicama. Temperatura na kojoj su žice ušle u kvantno stanje utvrđena je na 12 do 13 Kelvina - temperatura nekoliko stotina puta viša od temperature potrebne za materijale koji se inače koriste. To je znanstvenicima omogućilo da proizvedu rezonatore, tj. oscilirajuće sustave podešene na određene frekvencije, s mnogo dužim vijekom trajanja i da duže održavaju kvantno mehanička stanja. To je preduvjet za dugoročni razvoj sve većih kvantnih računala.
Daljnje važne komponente za razvoj kvantnih tehnologija, ali potencijalno i za medicinsku dijagnostiku, su detektori koji mogu registrirati čak i pojedinačne fotone. Istraživačka grupa Carstena Schucka na Sveučilištu Münster već nekoliko godina radi na razvoju takvih jednofotonskih detektora temeljenih na supravodičima. Ono što već dobro funkcionira na niskim temperaturama, znanstvenici diljem svijeta već više od desetljeća pokušavaju postići s visokotemperaturnim supravodičima. U YBCO nanožicama korištenim za studiju, ovaj pokušaj je sada prvi put uspio. "Naša nova otkrića otvaraju put novim teorijskim opisima i tehnološkim razvojima koji se mogu eksperimentalno provjeriti", kaže koautor Martin Wolff iz istraživačke grupe Schuck.
Možete biti sigurni da naši urednici pomno prate svaku poslanu povratnu informaciju i da će poduzeti odgovarajuće mjere. Vaša mišljenja su nam važna.
Vaša adresa e-pošte koristi se samo da bi primatelj znao tko je poslao e-poštu. Ni vaša adresa ni adresa primatelja neće biti korištene u bilo koju drugu svrhu. Informacije koje unesete pojavit će se u vašoj e-poruci i Phys.org ih ne zadržava ni u kojem obliku.
Primajte tjedne i/ili dnevne novosti u svoju pristiglu poštu. Pretplatu možete otkazati u bilo kojem trenutku i nikada nećemo dijeliti vaše podatke s trećim stranama.
Ova stranica koristi kolačiće za pomoć pri navigaciji, analizu vaše upotrebe naših usluga i pružanje sadržaja trećih strana. Korištenjem naše stranice potvrđujete da ste pročitali i razumjeli našu Politiku privatnosti i Uvjete korištenja.
Vrijeme objave: 7. travnja 2020