Olyan kvantumszámítógép kifejlesztése, amely olyan problémákat tud megoldani, amelyeket a klasszikus számítógépek csak nagy erőfeszítéssel vagy egyáltalán nem tudnak megoldani – ez a cél, amelyet jelenleg világszerte egyre több kutatócsoport követ. Az ok: A kvantumhatások, amelyek a legkisebb részecskék és szerkezetek világából származnak, számos új technológiai alkalmazást tesznek lehetővé. Az úgynevezett szupravezetők, amelyek a kvantummechanika törvényei szerint lehetővé teszik az információk és jelek feldolgozását, a kvantumszámítógépek megvalósításának ígéretes összetevőinek számítanak. A szupravezető nanostruktúrák akadozó pontja azonban az, hogy csak nagyon alacsony hőmérsékleten működnek, ezért gyakorlati alkalmazásuk nehézkes. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
A Münsteri Egyetem és a Forschungszentrum Jülich kutatói most először mutatták be az úgynevezett energiakvantálást magas hőmérsékletű szupravezetőkből – azaz olyan szupravezetőkből – készült nanovezetékekben, amelyekben megemelkedett a hőmérséklet, amely alatt a kvantummechanikai hatások dominálnak. A szupravezető nanohuzal ezután csak kiválasztott energiaállapotokat vesz fel, amelyek felhasználhatók információk kódolására. A magas hőmérsékletű szupravezetőkben a kutatóknak először sikerült megfigyelniük egyetlen foton, egy információtovábbításra szolgáló fényrészecske abszorpcióját is.
„Eredményeink egyrészt hozzájárulhatnak ahhoz, hogy a jövőben jelentősen leegyszerűsített hűtési technológiát alkalmazzanak a kvantumtechnológiákban, másrészt teljesen új betekintést nyújtanak a szupravezető állapotokat irányító folyamatokba és azok dinamikájába, amelyek jelenleg is jelen vannak. nem értik” – hangsúlyozza a vizsgálat vezetője, június professzor, Carsten Schuck, a Münsteri Egyetem Fizikai Intézetének munkatársa. Az eredmények tehát relevánsak lehetnek az új típusú számítástechnika fejlesztése szempontjából. A tanulmány a Nature Communications folyóiratban jelent meg.
A tudósok ittrium, bárium, réz-oxid és oxigén elemekből, röviden YBCO-ból készült szupravezetőket használtak, amelyekből néhány nanométeres vékony vezetéket készítettek. Amikor ezek a struktúrák elektromos áramot vezetnek, fizikai dinamika, úgynevezett „fáziscsúszás” lép fel. Az YBCO nanohuzalok esetében a töltéshordozó sűrűségének ingadozása ingadozásokat okoz a szuperáramban. A kutatók a nanohuzalokban zajló folyamatokat 20 Kelvin alatti hőmérsékleten vizsgálták, ami mínusz 253 Celsius-foknak felel meg. Modellszámításokkal kombinálva demonstrálták az energiaállapotok kvantálását a nanohuzalokban. Azt a hőmérsékletet, amelyen a vezetékek kvantumállapotba léptek, 12-13 Kelvin között találták – ez a hőmérséklet több százszor magasabb, mint a szokásosan használt anyagok hőmérséklete. Ez lehetővé tette a tudósok számára, hogy rezonátorokat, azaz meghatározott frekvenciára hangolt oszcilláló rendszereket állítsanak elő sokkal hosszabb élettartammal, és hosszabb ideig tartsák fenn a kvantummechanikai állapotokat. Ez előfeltétele az egyre nagyobb kvantumszámítógépek hosszú távú fejlesztésének.
A kvantumtechnológiák, de potenciálisan az orvosi diagnosztika fejlesztésének további fontos elemei az egyfotonokat is regisztrálni képes detektorok. Carsten Schuck Münsteri Egyetem kutatócsoportja több éve dolgozik ilyen szupravezető alapú egyfoton detektorok kifejlesztésén. Ami már alacsony hőmérsékleten is jól működik, azt a tudósok világszerte több mint egy évtizede próbálják elérni magas hőmérsékletű szupravezetőkkel. A tanulmányhoz használt YBCO nanovezetékeknél ez a kísérlet most először sikerült. "Új eredményeink új, kísérletileg ellenőrizhető elméleti leírások és technológiai fejlesztések előtt nyitják meg az utat" - mondja Martin Wolff, a Schuck kutatócsoport társszerzője.
Biztos lehet benne, hogy szerkesztőink gondosan figyelemmel kísérik minden elküldött visszajelzést, és megteszik a megfelelő lépéseket. Az Ön véleménye fontos számunkra.
E-mail címét csak arra használjuk, hogy a címzett tudja, ki küldte az e-mailt. Sem az Ön címét, sem a címzett címét nem használjuk fel más célra. Az Ön által megadott információk megjelennek az e-mail üzenetben, és a Phys.org semmilyen formában nem őrzi meg azokat.
Heti és/vagy napi frissítéseket kap a postaládájába. Bármikor leiratkozhat, és soha nem adjuk ki adatait harmadik félnek.
Ez az oldal cookie-kat használ a navigáció elősegítésére, a szolgáltatásaink használatának elemzésére, valamint harmadik felektől származó tartalom biztosítására. Oldalunk használatával Ön elismeri, hogy elolvasta és megértette Adatvédelmi szabályzatunkat és Felhasználási feltételeinket.
Feladás időpontja: 2020.07.07