Vývoj kvantového počítača, ktorý dokáže riešiť problémy, ktoré klasické počítače dokážu vyriešiť len s veľkým úsilím alebo vôbec – to je cieľ, o ktorý sa v súčasnosti usiluje čoraz väčší počet výskumných tímov na celom svete. Dôvod: Kvantové efekty, ktoré pochádzajú zo sveta najmenších častíc a štruktúr, umožňujú množstvo nových technologických aplikácií. Za perspektívne komponenty na realizáciu kvantových počítačov sa považujú takzvané supravodiče, ktoré umožňujú spracovávať informácie a signály podľa zákonov kvantovej mechaniky. Problémom supravodivých nanoštruktúr je však to, že fungujú iba pri veľmi nízkych teplotách, a preto je ťažké ich uviesť do praktických aplikácií. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Vedci z univerzity v Münsteri a Forschungszentrum Jülich teraz po prvý raz demonštrovali to, čo je známe ako kvantovanie energie v nanodrôtoch vyrobených z vysokoteplotných supravodičov – teda supravodičov, v ktorých je zvýšená teplota, pod ktorou prevládajú kvantové mechanické efekty. Supravodivý nanodrôt potom predpokladá len vybrané energetické stavy, ktoré by sa dali použiť na zakódovanie informácie. Vo vysokoteplotných supravodičoch boli vedci tiež schopní prvýkrát pozorovať absorpciu jediného fotónu, svetelnej častice, ktorá slúži na prenos informácií.
„Naše výsledky môžu na jednej strane prispieť k využitiu značne zjednodušenej technológie chladenia v kvantových technológiách v budúcnosti a na druhej strane nám ponúkajú úplne nové poznatky o procesoch riadiacich supravodivé stavy a ich dynamike, ktoré sú stále nepochopené,“ zdôrazňuje vedúci štúdie Jun. Prof. Carsten Schuck z Ústavu fyziky na Münsterskej univerzite. Výsledky preto môžu byť relevantné pre vývoj nových typov výpočtovej techniky. Štúdia bola publikovaná v časopise Nature Communications.
Vedci použili supravodiče z prvkov ytria, bária, oxidu medi a kyslíka alebo skrátene YBCO, z ktorých vyrobili niekoľko nanometrov tenké drôty. Keď tieto štruktúry vedú elektrický prúd, dochádza k fyzickej dynamike nazývanej „fázové sklzy“. V prípade nanodrôtov YBCO kolísanie hustoty nosiča náboja spôsobuje zmeny v superprúde. Výskumníci skúmali procesy v nanodrôtoch pri teplotách nižších ako 20 Kelvinov, čo zodpovedá mínus 253 stupňom Celzia. V kombinácii s modelovými výpočtami demonštrovali kvantovanie energetických stavov v nanodrôtoch. Teplota, pri ktorej drôty vstúpili do kvantového stavu, bola zistená pri 12 až 13 Kelvinoch - teplota niekoľko stokrát vyššia ako teplota potrebná pre bežne používané materiály. To umožnilo vedcom vyrábať rezonátory, teda oscilačné systémy naladené na špecifické frekvencie, s oveľa dlhšou životnosťou a dlhšie udržiavať kvantové mechanické stavy. To je predpokladom dlhodobého vývoja stále väčších kvantových počítačov.
Ďalšími dôležitými komponentmi pre vývoj kvantových technológií, ale potenciálne aj pre medicínsku diagnostiku, sú detektory, ktoré dokážu registrovať aj jednofotóny. Výskumná skupina Carstena Schucka na Münsterskej univerzite už niekoľko rokov pracuje na vývoji takýchto jednofotónových detektorov založených na supravodičoch. To, čo funguje dobre už pri nízkych teplotách, sa vedci na celom svete snažia dosiahnuť pomocou vysokoteplotných supravodičov už viac ako desať rokov. V nanodrôtoch YBCO použitých na štúdiu bol tento pokus teraz po prvýkrát úspešný. „Naše nové zistenia pripravujú pôdu pre nové experimentálne overiteľné teoretické popisy a technologický vývoj,“ hovorí spoluautor Martin Wolff z výskumnej skupiny Schuck.
Môžete si byť istí, že naši redaktori pozorne sledujú každú odoslanú spätnú väzbu a prijmú príslušné opatrenia. Vaše názory sú pre nás dôležité.
Vaša e-mailová adresa sa používa iba na to, aby príjemca vedel, kto poslal e-mail. Vaša adresa ani adresa príjemcu nebudú použité na žiadny iný účel. Informácie, ktoré zadáte, sa objavia vo vašej e-mailovej správe a Phys.org ich neuchováva v žiadnej forme.
Získajte týždenné a/alebo denné aktualizácie do vašej doručenej pošty. Z odberu sa môžete kedykoľvek odhlásiť a vaše údaje nikdy nezdieľame s tretími stranami.
Táto stránka používa súbory cookie na pomoc s navigáciou, analýzu vášho používania našich služieb a poskytovanie obsahu od tretích strán. Používaním našej stránky potvrdzujete, že ste si prečítali a porozumeli našim zásadám ochrany osobných údajov a podmienkam používania.
Čas odoslania: apríl-07-2020