Sự phát triển của một máy tính lượng tử có thể giải quyết các vấn đề mà máy tính cổ điển chỉ có thể giải quyết bằng nỗ lực rất lớn hoặc hoàn toàn không thể giải quyết được — đây là mục tiêu hiện đang được ngày càng nhiều nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới theo đuổi. Lý do: Hiệu ứng lượng tử, bắt nguồn từ thế giới của những hạt và cấu trúc nhỏ nhất, mang lại nhiều ứng dụng công nghệ mới. Cái gọi là chất siêu dẫn, cho phép xử lý thông tin và tín hiệu theo các định luật cơ học lượng tử, được coi là thành phần đầy hứa hẹn để hiện thực hóa máy tính lượng tử. Tuy nhiên, điểm hạn chế của cấu trúc nano siêu dẫn là chúng chỉ hoạt động ở nhiệt độ rất thấp và do đó khó đưa vào ứng dụng thực tế. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Münster và Forschungszentrum Jülich lần đầu tiên đã chứng minh được cái gọi là lượng tử hóa năng lượng trong các dây nano làm bằng chất siêu dẫn nhiệt độ cao – tức là chất siêu dẫn, trong đó nhiệt độ được nâng lên dưới mức mà hiệu ứng cơ học lượng tử chiếm ưu thế. Dây nano siêu dẫn sau đó chỉ giả định các trạng thái năng lượng được lựa chọn có thể được sử dụng để mã hóa thông tin. Trong các chất siêu dẫn nhiệt độ cao, lần đầu tiên các nhà nghiên cứu cũng có thể quan sát thấy sự hấp thụ của một photon đơn lẻ, một hạt ánh sáng dùng để truyền thông tin.
“Một mặt, kết quả của chúng tôi có thể góp phần vào việc sử dụng công nghệ làm mát được đơn giản hóa đáng kể trong công nghệ lượng tử trong tương lai, mặt khác, chúng cung cấp cho chúng tôi những hiểu biết hoàn toàn mới về các quá trình chi phối trạng thái siêu dẫn và động lực học của chúng, những điều vẫn còn đang được nghiên cứu.” không hiểu,” trưởng nhóm nghiên cứu Jun. Giáo sư Carsten Schuck từ Viện Vật lý tại Đại học Münster nhấn mạnh. Do đó, kết quả có thể phù hợp cho sự phát triển của các loại công nghệ máy tính mới. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.
Các nhà khoa học đã sử dụng chất siêu dẫn làm từ các nguyên tố yttrium, bari, đồng oxit và oxy, hay gọi tắt là YBCO, từ đó họ chế tạo ra những sợi dây mỏng vài nanomet. Khi các cấu trúc này dẫn dòng điện thì động lực vật lý gọi là 'trượt pha' xảy ra. Trong trường hợp dây nano YBCO, sự dao động của mật độ hạt tải điện gây ra sự biến đổi của siêu dòng. Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu các quá trình trong dây nano ở nhiệt độ dưới 20 Kelvin, tương ứng với âm 253 độ C. Kết hợp với các tính toán mô hình, họ đã chứng minh sự lượng tử hóa các trạng thái năng lượng trong dây nano. Nhiệt độ tại đó dây dẫn chuyển sang trạng thái lượng tử là 12 đến 13 Kelvin – nhiệt độ cao hơn hàng trăm lần so với nhiệt độ cần thiết cho các vật liệu thường được sử dụng. Điều này cho phép các nhà khoa học tạo ra các bộ cộng hưởng, tức là các hệ dao động được điều chỉnh theo các tần số cụ thể, có tuổi thọ dài hơn nhiều và duy trì các trạng thái cơ học lượng tử lâu hơn. Đây là điều kiện tiên quyết cho sự phát triển lâu dài của các máy tính lượng tử ngày càng lớn hơn.
Các thành phần quan trọng hơn nữa cho sự phát triển của công nghệ lượng tử, nhưng cũng có khả năng dùng cho chẩn đoán y tế, là các máy dò có thể ghi lại cả những photon đơn lẻ. Nhóm nghiên cứu của Carsten Schuck tại Đại học Münster đã làm việc trong nhiều năm để phát triển các máy dò photon đơn lẻ dựa trên chất siêu dẫn. Những gì đã hoạt động tốt ở nhiệt độ thấp, các nhà khoa học trên khắp thế giới đã cố gắng đạt được điều đó với chất siêu dẫn nhiệt độ cao trong hơn một thập kỷ. Trong các dây nano YBCO được sử dụng cho nghiên cứu, nỗ lực này lần đầu tiên đã thành công. Đồng tác giả Martin Wolff từ nhóm nghiên cứu Schuck cho biết: “Những phát hiện mới của chúng tôi mở đường cho những mô tả lý thuyết mới có thể kiểm chứng bằng thực nghiệm và sự phát triển công nghệ”.
Bạn có thể yên tâm rằng các biên tập viên của chúng tôi sẽ theo dõi chặt chẽ mọi phản hồi được gửi và sẽ có những hành động thích hợp. Ý kiến của bạn rất quan trọng đối với chúng tôi.
Địa chỉ email của bạn chỉ được sử dụng để cho người nhận biết ai đã gửi email. Địa chỉ của bạn cũng như địa chỉ của người nhận sẽ không được sử dụng cho bất kỳ mục đích nào khác. Thông tin bạn nhập sẽ xuất hiện trong email của bạn và không được Phys.org giữ lại dưới bất kỳ hình thức nào.
Nhận thông tin cập nhật hàng tuần và/hoặc hàng ngày được gửi tới hộp thư đến của bạn. Bạn có thể hủy đăng ký bất kỳ lúc nào và chúng tôi sẽ không bao giờ chia sẻ thông tin chi tiết của bạn cho bên thứ ba.
Trang web này sử dụng cookie để hỗ trợ điều hướng, phân tích việc bạn sử dụng dịch vụ của chúng tôi và cung cấp nội dung từ bên thứ ba. Bằng cách sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách quyền riêng tư và Điều khoản sử dụng của chúng tôi.
Thời gian đăng: Apr-07-2020