Kvantu datora izstrāde, kas spēj atrisināt problēmas, kuras klasiskie datori var atrisināt tikai ar lielu piepūli vai vispār nevar atrisināt — tas ir mērķis, ko pašlaik cenšas sasniegt arvien vairāk pētnieku grupu visā pasaulē. Iemesls: kvantu efekti, kas rodas no mazāko daļiņu un struktūru pasaules, ļauj izmantot daudzus jaunus tehnoloģiskus pielietojumus. Tā sauktie supravadītāji, kas ļauj apstrādāt informāciju un signālus saskaņā ar kvantu mehānikas likumiem, tiek uzskatīti par daudzsološiem komponentiem kvantu datoru realizācijai. Tomēr supravadošo nanostruktūru sastrēgums ir tāds, ka tās darbojas tikai ļoti zemā temperatūrā, un tāpēc tās ir grūti izmantot praktiskā pielietojumā. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Pētnieki Minsteres Universitātē un Forschungszentrum Jülich tagad pirmo reizi demonstrēja tā saukto enerģijas kvantēšanu nanovados, kas izgatavoti no augstas temperatūras supravadītājiem, ti, supravadītājiem, kuros temperatūra ir paaugstināta, zem kuras dominē kvantu mehāniskie efekti. Pēc tam supravadošā nanovada pieņem tikai atlasītos enerģijas stāvokļus, kurus varētu izmantot informācijas kodēšanai. Augstas temperatūras supravadītājos pētnieki pirmo reizi varēja novērot arī viena fotona absorbciju - gaismas daļiņu, kas kalpo informācijas pārraidei.
"No vienas puses, mūsu rezultāti var veicināt ievērojami vienkāršotas dzesēšanas tehnoloģijas izmantošanu kvantu tehnoloģijās nākotnē, un, no otras puses, tie sniedz mums pilnīgi jaunu ieskatu supravadošos stāvokļus regulējošos procesos un to dinamikā, kas joprojām ir nav saprotams,” uzsver pētījuma vadītājs jūnijs prof. Kārstens Šuks no Minsteres universitātes Fizikas institūta. Tāpēc rezultāti var būt svarīgi jaunu datortehnoloģiju veidu attīstībai. Pētījums ir publicēts žurnālā Nature Communications.
Zinātnieki izmantoja supravadītājus, kas izgatavoti no itrija, bārija, vara oksīda un skābekļa elementiem vai saīsināti YBCO, no kuriem viņi izgatavoja dažus nanometrus plānas stieples. Kad šīs struktūras vada elektrisko strāvu, rodas fiziskā dinamika, ko sauc par “fāzu slīdēšanu”. YBCO nanovadu gadījumā lādiņa nesēja blīvuma svārstības izraisa virsstrāvas izmaiņas. Pētnieki pētīja procesus nanovados temperatūrā, kas zemāka par 20 kelviniem, kas atbilst mīnus 253 grādiem pēc Celsija. Apvienojumā ar modeļa aprēķiniem tie demonstrēja enerģijas stāvokļu kvantēšanu nanovados. Temperatūra, kurā vadi nonāca kvantu stāvoklī, tika konstatēta 12 līdz 13 Kelvina grādos, kas ir vairāki simti reižu augstāka par temperatūru, kas nepieciešama parasti izmantotajiem materiāliem. Tas ļāva zinātniekiem ražot rezonatorus, ti, oscilējošas sistēmas, kas noregulētas uz noteiktām frekvencēm, ar daudz ilgāku kalpošanas laiku un ilgāk saglabāt kvantu mehāniskos stāvokļus. Tas ir priekšnoteikums arvien lielāku kvantu datoru ilgtermiņa attīstībai.
Vēl svarīgas sastāvdaļas kvantu tehnoloģiju attīstībai, bet, iespējams, arī medicīniskajai diagnostikai, ir detektori, kas spēj reģistrēt pat vienu fotonu. Kārstena Šuka pētniecības grupa Minsteres universitātē vairākus gadus ir strādājusi pie šādu viena fotona detektoru izstrādes, kuru pamatā ir supravadītāji. To, kas jau labi darbojas zemā temperatūrā, zinātnieki visā pasaulē ir mēģinājuši panākt ar augstas temperatūras supravadītājiem jau vairāk nekā desmit gadus. Pētījumam izmantotajos YBCO nanovados šis mēģinājums tagad ir izdevies pirmo reizi. "Mūsu jaunie atklājumi paver ceļu jauniem eksperimentāli pārbaudāmiem teorētiskiem aprakstiem un tehnoloģiju attīstībai," saka līdzautors Martins Volfs no Schuck pētniecības grupas.
Varat būt drošs, ka mūsu redaktori rūpīgi uzrauga katru nosūtīto atsauksmi un veiks atbilstošas darbības. Jūsu viedoklis mums ir svarīgs.
Jūsu e-pasta adrese tiek izmantota tikai, lai adresāts zinātu, kurš nosūtījis e-pastu. Ne jūsu adrese, ne saņēmēja adrese netiks izmantota citiem mērķiem. Jūsu ievadītā informācija parādīsies jūsu e-pasta ziņojumā, un Phys.org to nekādā veidā nesaglabā.
Saņemiet iknedēļas un/vai ikdienas atjauninājumus, kas tiek piegādāti jūsu iesūtnē. Jūs varat anulēt abonementu jebkurā laikā, un mēs nekad neizpaudīsim jūsu informāciju trešajām pusēm.
Šī vietne izmanto sīkfailus, lai palīdzētu veikt navigāciju, analizētu mūsu pakalpojumu izmantošanu un nodrošinātu trešo pušu saturu. Izmantojot mūsu vietni, jūs apstiprināt, ka esat izlasījis un sapratis mūsu Privātuma politiku un lietošanas noteikumus.
Publicēšanas laiks: 07.07.2020