Razvoj kvantnega računalnika, ki lahko rešuje probleme, ki jih klasični računalniki lahko rešijo le z velikim trudom ali pa sploh ne – to je cilj, ki mu trenutno sledi vse več raziskovalnih skupin po vsem svetu. Razlog: kvantni učinki, ki izvirajo iz sveta najmanjših delcev in struktur, omogočajo številne nove tehnološke aplikacije. Kot obetavne komponente za realizacijo kvantnih računalnikov veljajo tako imenovani superprevodniki, ki omogočajo obdelavo informacij in signalov po zakonih kvantne mehanike. Sporna točka superprevodnih nanostruktur pa je, da delujejo le pri zelo nizkih temperaturah in jih je zato težko uporabiti v praksi. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Raziskovalci na Univerzi v Münstru in Forschungszentrum Jülich so zdaj prvič pokazali, kar je znano kot kvantizacija energije v nanožicah iz visokotemperaturnih superprevodnikov, tj. superprevodnikov, v katerih je temperatura povišana, pod katero prevladujejo kvantno mehanski učinki. Superprevodna nanožica nato prevzame le izbrana energijska stanja, ki bi jih lahko uporabili za kodiranje informacij. Pri visokotemperaturnih superprevodnikih so lahko raziskovalci tudi prvič opazili absorpcijo enega samega fotona, svetlobnega delca, ki služi za prenos informacij.
»Po eni strani lahko naši rezultati prispevajo k uporabi precej poenostavljene tehnologije hlajenja v kvantnih tehnologijah v prihodnosti, po drugi strani pa nam ponujajo povsem nove vpoglede v procese, ki urejajo superprevodna stanja in njihovo dinamiko, ki so še vedno ni razumel,« poudarja vodja študije jun. prof. Carsten Schuck z Inštituta za fiziko na Univerzi Münster. Rezultati so torej lahko pomembni za razvoj novih vrst računalniške tehnologije. Študija je bila objavljena v reviji Nature Communications.
Znanstveniki so uporabili superprevodnike iz elementov itrija, barija, bakrovega oksida in kisika ali krajše YBCO, iz katerih so izdelali nekaj nanometrov tanke žice. Ko te strukture prevajajo električni tok, se pojavi fizična dinamika, imenovana "fazni zdrs". V primeru nanožic YBCO nihanja gostote nosilca naboja povzročajo spremembe v supertoku. Raziskovalci so raziskovali procese v nanožicah pri temperaturah pod 20 Kelvinov, kar ustreza minus 253 stopinjam Celzija. V kombinaciji z modelnimi izračuni so prikazali kvantizacijo energijskih stanj v nanožicah. Temperatura, pri kateri so žice prešle v kvantno stanje, je bila ugotovljena pri 12 do 13 Kelvinih – temperatura je nekaj stokrat višja od temperature, ki je potrebna za običajno uporabljene materiale. To je znanstvenikom omogočilo, da so izdelali resonatorje, tj. nihajne sisteme, uglašene na določene frekvence, z veliko daljšo življenjsko dobo in dlje časa vzdrževali kvantnomehanska stanja. To je predpogoj za dolgoročni razvoj vedno večjih kvantnih računalnikov.
Druge pomembne komponente za razvoj kvantnih tehnologij, a potencialno tudi za medicinsko diagnostiko, so detektorji, ki lahko registrirajo celo posamezne fotone. Raziskovalna skupina Carstena Schucka na univerzi Münster že več let dela na razvoju takšnih enofotonskih detektorjev na osnovi superprevodnikov. Kar dobro deluje že pri nizkih temperaturah, znanstveniki po vsem svetu že več kot desetletje poskušajo doseči z visokotemperaturnimi superprevodniki. V nanožicah YBCO, uporabljenih za študijo, je ta poskus zdaj prvič uspel. "Naše nove ugotovitve utirajo pot novim eksperimentalno preverljivim teoretičnim opisom in tehnološkemu razvoju," pravi soavtor Martin Wolff iz raziskovalne skupine Schuck.
Lahko ste prepričani, da naši uredniki pozorno spremljajo vsako poslano povratno informacijo in bodo ustrezno ukrepali. Vaša mnenja so za nas pomembna.
Vaš e-poštni naslov se uporablja samo za obveščanje prejemnika, kdo je poslal e-pošto. Niti vaš naslov niti naslov prejemnika ne bosta uporabljena za noben drug namen. Podatki, ki jih vnesete, se bodo pojavili v vašem e-poštnem sporočilu in jih Phys.org ne hrani v nobeni obliki.
Prejmite tedenske in/ali dnevne posodobitve v svoj nabiralnik. Kadar koli se lahko odjavite in vaših podatkov ne bomo nikoli posredovali tretjim osebam.
To spletno mesto uporablja piškotke za pomoč pri navigaciji, analizo vaše uporabe naših storitev in zagotavljanje vsebine tretjih oseb. Z uporabo našega spletnega mesta potrjujete, da ste prebrali in razumeli naš pravilnik o zasebnosti in pogoje uporabe.
Čas objave: Apr-07-2020