Die ontwikkeling van 'n kwantumrekenaar wat probleme kan oplos wat klassieke rekenaars slegs met groot moeite of glad nie kan oplos nie – dit is die doelwit wat tans deur 'n steeds groeiende aantal navorsingspanne wêreldwyd nagestreef word. Die rede: Kwantumeffekte, wat ontstaan uit die wêreld van die kleinste deeltjies en strukture, maak baie nuwe tegnologiese toepassings moontlik. Sogenaamde supergeleiers, wat die verwerking van inligting en seine volgens die wette van kwantummeganika moontlik maak, word as belowende komponente vir die verwesenliking van kwantumrekenaars beskou. 'n Kwessiepunt van supergeleidende nanostrukture is egter dat hulle slegs by baie lae temperature funksioneer en dus moeilik is om in praktiese toepassings te bring. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2'); });
Navorsers aan die Universiteit van Münster en Forschungszentrum Jülich het nou vir die eerste keer gedemonstreer wat bekend staan as energiekwantisering in nanodrade gemaak van hoëtemperatuur-supergeleiers – dit wil sê supergeleiers, waarin die temperatuur verhoog word waaronder kwantummeganiese effekte oorheers. Die supergeleidende nanodraad neem dan slegs geselekteerde energietoestande aan wat gebruik kan word om inligting te kodeer. In die hoëtemperatuur-supergeleiers kon die navorsers ook vir die eerste keer die absorpsie van 'n enkele foton, 'n ligdeeltjie wat dien om inligting oor te dra, waarneem.
“Aan die een kant kan ons resultate bydra tot die gebruik van aansienlik vereenvoudigde verkoelingstegnologie in kwantumtegnologieë in die toekoms, en aan die ander kant bied hulle ons heeltemal nuwe insigte in die prosesse wat supergeleidende toestande en hul dinamika beheer, wat nog steeds nie verstaan word nie,” beklemtoon studieleier, Jun. Prof. Carsten Schuck van die Instituut vir Fisika aan die Universiteit van Münster. Die resultate kan dus relevant wees vir die ontwikkeling van nuwe tipes rekenaartegnologie. Die studie is gepubliseer in die tydskrif Nature Communications.
Die wetenskaplikes het supergeleiers gebruik wat van die elemente yttrium, barium, koperoksied en suurstof, of YBCO in kort, gemaak is, waaruit hulle 'n paar nanometer dun drade vervaardig het. Wanneer hierdie strukture elektriese stroom gelei, vind fisiese dinamika, genaamd 'fase-gly', plaas. In die geval van YBCO-nanodrade veroorsaak skommelinge van die ladingdraerdigtheid variasies in die superstroom. Die navorsers het die prosesse in die nanodrade ondersoek by temperature onder 20 Kelvin, wat ooreenstem met minus 253 grade Celsius. In kombinasie met modelberekeninge het hulle 'n kwantisering van energietoestande in die nanodrade gedemonstreer. Die temperatuur waarby die drade die kwantumtoestand binnegegaan het, is gevind op 12 tot 13 Kelvin - 'n temperatuur wat 'n paar honderd keer hoër is as die temperatuur wat benodig word vir die materiale wat normaalweg gebruik word. Dit het die wetenskaplikes in staat gestel om resonators te produseer, d.w.s. ossillerende stelsels wat op spesifieke frekwensies ingestel is, met baie langer lewensduur en om die kwantummeganiese toestande langer te handhaaf. Dit is 'n voorvereiste vir die langtermynontwikkeling van steeds groter kwantumrekenaars.
Verdere belangrike komponente vir die ontwikkeling van kwantumtegnologieë, maar moontlik ook vir mediese diagnostiek, is detektors wat selfs enkelfotone kan registreer. Carsten Schuck se navorsingsgroep aan die Universiteit van Münster werk al etlike jare aan die ontwikkeling van sulke enkelfotondetektors gebaseer op supergeleiers. Wat reeds goed werk by lae temperature, probeer wetenskaplikes regoor die wêreld al meer as 'n dekade lank met hoëtemperatuur-supergeleiers bereik. In die YBCO-nanodrade wat vir die studie gebruik is, het hierdie poging nou vir die eerste keer geslaag. "Ons nuwe bevindinge baan die weg vir nuwe eksperimenteel verifieerbare teoretiese beskrywings en tegnologiese ontwikkelings," sê mede-outeur Martin Wolff van die Schuck-navorsingsgroep.
Jy kan verseker wees dat ons redakteurs elke terugvoer wat gestuur word noukeurig monitor en gepaste stappe sal doen. Jou menings is vir ons belangrik.
Jou e-posadres word slegs gebruik om die ontvanger te laat weet wie die e-pos gestuur het. Nóg jou adres nóg die ontvanger se adres sal vir enige ander doel gebruik word. Die inligting wat jy invoer, sal in jou e-posboodskap verskyn en word nie deur Phys.org in enige vorm behou nie.
Kry weeklikse en/of daaglikse opdaterings in jou inboks. Jy kan te eniger tyd uitschryf en ons sal nooit jou besonderhede met derde partye deel nie.
Hierdie webwerf gebruik koekies om te help met navigasie, jou gebruik van ons dienste te analiseer en inhoud van derde partye te verskaf. Deur ons webwerf te gebruik, erken jy dat jy ons Privaatheidsbeleid en Gebruiksvoorwaardes gelees en verstaan het.
Plasingstyd: 7 Apr 2020