เทคโนโลยีควอนตัม: ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับกระบวนการตัวนำยิ่งยวด

การพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถแก้ปัญหาได้ ซึ่งคอมพิวเตอร์คลาสสิกสามารถแก้ไขได้ด้วยความพยายามอย่างมากหรือไม่แก้ปัญหาเลย นี่คือเป้าหมายที่ทีมวิจัยทั่วโลกกำลังดำเนินการอยู่ซึ่งมีจำนวนเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ เหตุผล: ผลกระทบจากควอนตัมซึ่งเกิดจากโลกของอนุภาคและโครงสร้างที่เล็กที่สุด ทำให้สามารถประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่ๆ ได้มากมาย สิ่งที่เรียกว่าตัวนำยิ่งยวดซึ่งช่วยให้สามารถประมวลผลข้อมูลและสัญญาณตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัม ถือเป็นส่วนประกอบที่มีแนวโน้มในการทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นจริง จุดยึดของโครงสร้างนาโนตัวนำยิ่งยวดก็คือพวกมันจะทำงานที่อุณหภูมิต่ำมากเท่านั้น ดังนั้นจึงยากต่อการนำไปประยุกต์ใช้งานจริง googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Münster และ Forschungszentrum Jülich เป็นครั้งแรกที่ได้สาธิตสิ่งที่เรียกว่าการวัดปริมาณพลังงานในเส้นลวดนาโนที่ทำจากตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูง เช่น ตัวนำยิ่งยวดซึ่งมีอุณหภูมิสูงกว่าซึ่งผลกระทบทางกลของควอนตัมจะมีอิทธิพลเหนือกว่า เส้นลวดนาโนตัวนำยิ่งยวดจะถือว่าเฉพาะสถานะพลังงานที่เลือกเท่านั้นที่สามารถนำมาใช้ในการเข้ารหัสข้อมูลได้ ในตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูง นักวิจัยยังสามารถสังเกตการดูดกลืนโฟตอนเดี่ยวได้เป็นครั้งแรก ซึ่งเป็นอนุภาคแสงที่ทำหน้าที่ส่งข้อมูล

“ในด้านหนึ่ง ผลลัพธ์ของเราสามารถนำไปสู่การใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนที่เรียบง่ายอย่างมากในเทคโนโลยีควอนตัมในอนาคต และในทางกลับกัน ผลลัพธ์เหล่านี้ทำให้เราได้รับข้อมูลเชิงลึกใหม่อย่างสมบูรณ์เกี่ยวกับกระบวนการควบคุมสถานะของตัวนำยิ่งยวดและพลวัตของพวกมัน ซึ่งยังคงอยู่ ไม่เข้าใจ” จุน ศาสตราจารย์ คาร์สเทน ชุค ผู้นำการศึกษาจากสถาบันฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยมุนสเตอร์เน้นย้ำ ผลลัพธ์จึงอาจเกี่ยวข้องกับการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ประเภทใหม่ๆ การศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications

นักวิทยาศาสตร์ใช้ตัวนำยิ่งยวดที่ทำจากธาตุอิตเทรียม แบเรียม คอปเปอร์ออกไซด์ และออกซิเจน หรือเรียกสั้น ๆ ว่า YBCO ซึ่งพวกเขาใช้ในการผลิตสายไฟบางขนาดไม่กี่นาโนเมตร เมื่อโครงสร้างเหล่านี้นำกระแสไดนามิกทางกายภาพที่เรียกว่า 'เฟสสลิป' เกิดขึ้น ในกรณีของเส้นลวดนาโน YBCO ความผันผวนของความหนาแน่นของตัวพาประจุทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของกระแสซุปเปอร์ นักวิจัยได้ตรวจสอบกระบวนการในเส้นลวดนาโนที่อุณหภูมิต่ำกว่า 20 เคลวิน ซึ่งเท่ากับลบ 253 องศาเซลเซียส เมื่อรวมกับการคำนวณแบบจำลอง พวกเขาได้แสดงให้เห็นปริมาณของสถานะพลังงานในเส้นลวดนาโน อุณหภูมิที่สายไฟเข้าสู่สถานะควอนตัมอยู่ที่ 12 ถึง 13 เคลวิน ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิที่จำเป็นสำหรับวัสดุที่ใช้ตามปกติหลายร้อยเท่า สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างเครื่องสะท้อนเสียงได้ เช่น ระบบการสั่นที่ปรับตามความถี่เฉพาะ โดยมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นมาก และเพื่อรักษาสถานะทางกลของควอนตัมให้นานขึ้น นี่เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ในระยะยาวในระยะยาว

ส่วนประกอบที่สำคัญเพิ่มเติมสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัม แต่ยังรวมถึงการวินิจฉัยทางการแพทย์ด้วย คือเครื่องตรวจจับที่สามารถบันทึกโฟตอนเดี่ยวได้ กลุ่มวิจัยของ Carsten Schuck ที่มหาวิทยาลัย Münster ทำงานมาหลายปีในการพัฒนาเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวโดยใช้ตัวนำยิ่งยวด สิ่งที่ทำงานได้ดีที่อุณหภูมิต่ำ นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกพยายามที่จะบรรลุผลสำเร็จด้วยตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงมานานกว่าทศวรรษ ในเส้นลวดนาโน YBCO ที่ใช้สำหรับการศึกษา ความพยายามนี้ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรก Martin Wolff ผู้เขียนร่วมจากกลุ่มวิจัย Schuck กล่าวว่า "การค้นพบครั้งใหม่ของเราปูทางไปสู่คำอธิบายทางทฤษฎีที่ตรวจสอบได้ใหม่และการพัฒนาทางเทคโนโลยี"

คุณมั่นใจได้ว่าบรรณาธิการของเราจะติดตามทุกความคิดเห็นที่ส่งไปอย่างใกล้ชิดและจะดำเนินการตามความเหมาะสม ความคิดเห็นของคุณมีความสำคัญสำหรับเรา

ที่อยู่อีเมลของคุณใช้เพื่อแจ้งให้ผู้รับทราบว่าใครเป็นผู้ส่งอีเมลเท่านั้น ที่อยู่ของคุณหรือที่อยู่ของผู้รับจะไม่ถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นใด ข้อมูลที่คุณป้อนจะปรากฏในข้อความอีเมลของคุณและ Phys.org จะไม่ถูกเก็บรักษาไว้ในรูปแบบใดๆ

รับการอัปเดตรายสัปดาห์และ/หรือรายวันส่งถึงกล่องจดหมายของคุณ คุณสามารถยกเลิกการสมัครได้ตลอดเวลาและเราจะไม่เปิดเผยรายละเอียดของคุณกับบุคคลที่สาม

ไซต์นี้ใช้คุกกี้เพื่อช่วยในการนำทาง วิเคราะห์การใช้บริการของเรา และจัดหาเนื้อหาจากบุคคลที่สาม โดยการใช้เว็บไซต์ของเรา คุณรับทราบว่าคุณได้อ่านและเข้าใจนโยบายความเป็นส่วนตัวและข้อกำหนดการใช้งานของเราแล้ว