Քվանտային տեխնոլոգիաներ. Նոր պատկերացումներ գերհաղորդիչ գործընթացների վերաբերյալ

Քվանտային համակարգչի մշակումը, որը կարող է լուծել խնդիրներ, որոնք դասական համակարգիչները կարող են լուծել միայն մեծ ջանքերի կամ ընդհանրապես չլուծելու դեպքում. սա այն նպատակն է, որը ներկայումս հետապնդում է ամբողջ աշխարհում աճող թվով հետազոտական ​​թիմեր: Պատճառը. Քվանտային էֆեկտները, որոնք ծագում են ամենափոքր մասնիկների և կառուցվածքների աշխարհից, թույլ են տալիս բազմաթիվ նոր տեխնոլոգիական կիրառումներ: Այսպես կոչված գերհաղորդիչները, որոնք թույլ են տալիս մշակել տեղեկատվություն և ազդանշաններ ըստ քվանտային մեխանիկայի օրենքների, համարվում են խոստումնալից բաղադրիչներ քվանտային համակարգիչների իրացման համար։ Այնուամենայնիվ, գերհաղորդիչ նանոկառուցվածքների կպչուն կետն այն է, որ դրանք գործում են միայն շատ ցածր ջերմաստիճաններում և, հետևաբար, դժվար է կիրառել գործնական կիրառություն: googletag.cmd.push(function() {googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2'); });

Մյունստերի համալսարանի և Forschungszentrum Jülich-ի գիտնականներն այժմ առաջին անգամ ցույց են տվել այն, ինչ հայտնի է որպես էներգիայի քվանտացում բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչներից, այսինքն՝ գերհաղորդիչներից պատրաստված նանոլարերում, որոնցում ջերմաստիճանը բարձր է, որի տակ գերակշռում են քվանտային մեխանիկական ազդեցությունները: Այնուհետև գերհաղորդիչ նանոլարը ենթադրում է միայն ընտրված էներգիայի վիճակներ, որոնք կարող են օգտագործվել տեղեկատվության կոդավորման համար: Բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչներում հետազոտողները կարողացել են նաև առաջին անգամ դիտարկել մեկ ֆոտոնի՝ լույսի մասնիկի կլանումը, որը ծառայում է տեղեկատվության փոխանցմանը։

«Մի կողմից, մեր արդյունքները կարող են նպաստել ապագայում քվանտային տեխնոլոգիաներում զգալիորեն պարզեցված հովացման տեխնոլոգիայի կիրառմանը, իսկ մյուս կողմից՝ դրանք մեզ բոլորովին նոր պատկերացումներ են առաջարկում գերհաղորդիչ վիճակները կարգավորող գործընթացների և դրանց դինամիկայի վերաբերյալ, որոնք դեռևս կան։ անհասկանալի», - ընդգծում է հետազոտության ղեկավար Յուն. Պրոֆեսոր Կարստեն Շուկը Մյունստերի համալսարանի ֆիզիկայի ինստիտուտից: Հետևաբար, արդյունքները կարող են տեղին լինել համակարգչային տեխնոլոգիաների նոր տեսակների զարգացման համար: Հետազոտությունը հրապարակվել է Nature Communications ամսագրում։

Գիտնականներն օգտագործել են գերհաղորդիչներ՝ պատրաստված իտրիում, բարիում, պղնձի օքսիդ և թթվածին տարրերից կամ կարճ՝ YBCO, որոնցից մի քանի նանոմետր բարակ մետաղալարեր են պատրաստել: Երբ այս կառույցներն իրականացնում են էլեկտրական հոսանք, տեղի է ունենում ֆիզիկական դինամիկա, որը կոչվում է «փուլային սահումներ»: YBCO նանոլարերի դեպքում լիցքի կրիչի խտության տատանումները առաջացնում են գերհոսանքի տատանումներ: Հետազոտողները ուսումնասիրել են նանոլարերի գործընթացները 20 Կելվինից ցածր ջերմաստիճանում, որը համապատասխանում է Ցելսիուսի մինուս 253 աստիճանի: Մոդելային հաշվարկների հետ միասին նրանք ցույց տվեցին նանոլարերի էներգիայի վիճակների քվանտացումը: Ջերմաստիճանը, որով մետաղալարերը մտան քվանտային վիճակ, գտնվել է 12-ից 13 Կելվինների սահմաններում, ինչը մի քանի հարյուր անգամ ավելի բարձր է, քան սովորաբար օգտագործվող նյութերի համար պահանջվող ջերմաստիճանը։ Սա թույլ տվեց գիտնականներին արտադրել ռեզոնատորներ, այսինքն՝ տատանվող համակարգեր, որոնք հարմարեցված են որոշակի հաճախականություններին, շատ ավելի երկար կյանքով և ավելի երկար պահպանել քվանտային մեխանիկական վիճակները: Սա նախապայման է ավելի ու ավելի մեծ քվանտային համակարգիչների երկարաժամկետ զարգացման համար:

Հետագա կարևոր բաղադրիչները քվանտային տեխնոլոգիաների զարգացման համար, բայց պոտենցիալ նաև բժշկական ախտորոշման համար, դետեկտորներն են, որոնք կարող են գրանցել նույնիսկ մեկ ֆոտոն: Մյունսթերի համալսարանում Կարստեն Շուկի հետազոտական ​​խումբը մի քանի տարի աշխատել է գերհաղորդիչների վրա հիմնված նման մեկ ֆոտոտոնային դետեկտորների մշակման վրա։ Այն, ինչ արդեն լավ է աշխատում ցածր ջերմաստիճանի դեպքում, ամբողջ աշխարհի գիտնականները փորձում են հասնել բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչների միջոցով ավելի քան մեկ տասնամյակ: Հետազոտության համար օգտագործվող YBCO նանոլարերում այս փորձն այժմ հաջողվել է առաջին անգամ: «Մեր նոր բացահայտումները ճանապարհ են հարթում նոր փորձնականորեն ստուգելի տեսական նկարագրությունների և տեխնոլոգիական զարգացումների համար», - ասում է համահեղինակ Մարտին Վոլֆը Schuck հետազոտական ​​խմբից:

Դուք կարող եք վստահ լինել, որ մեր խմբագիրները ուշադիր հետևում են յուրաքանչյուր ուղարկված արձագանքի և համապատասխան գործողություններ կձեռնարկեն: Ձեր կարծիքները կարևոր են մեզ համար:

Ձեր էլ.փոստի հասցեն օգտագործվում է միայն հասցեատիրոջը տեղեկացնելու համար, թե ով է ուղարկել նամակը: Ոչ ձեր հասցեն, ոչ էլ ստացողի հասցեն չեն օգտագործվի որևէ այլ նպատակի համար: Ձեր մուտքագրած տեղեկատվությունը կհայտնվի ձեր էլ. փոստի հաղորդագրության մեջ և որևէ ձևով չի պահպանվում Phys.org-ի կողմից:

Ստացեք շաբաթական և/կամ ամենօրյա թարմացումներ, որոնք առաքվում են ձեր մուտքի արկղ: Դուք կարող եք ցանկացած պահի չեղարկել բաժանորդագրությունը, և մենք երբեք ձեր տվյալները չենք փոխանցի երրորդ անձանց:

Այս կայքը օգտագործում է թխուկներ՝ օգնելու նավարկությանը, վերլուծելու ձեր կողմից մեր ծառայությունների օգտագործումը և երրորդ կողմերից բովանդակություն տրամադրելու համար: Օգտագործելով մեր կայքը՝ դուք ընդունում եք, որ կարդացել և հասկանում եք մեր Գաղտնիության քաղաքականությունը և Օգտագործման պայմանները: