Распрацоўка квантавага кампутара, здольнага вырашаць праблемы, якія класічныя кампутары могуць вырашыць толькі з вялікімі намаганнямі або зусім не могуць вырашыць, — гэта мэта, да якой у цяперашні час імкнуцца ўсё большая колькасць даследчых груп па ўсім свеце. Прычына: квантавыя эфекты, якія ўзнікаюць у свеце драбнюткіх часціц і структур, адкрываюць магчымасці для многіх новых тэхналагічных ужыванняў. Так званыя звышправаднікі, якія дазваляюць апрацоўваць інфармацыю і сігналы ў адпаведнасці з законамі квантавай механікі, лічацца перспектыўнымі кампанентамі для рэалізацыі квантавых кампутараў. Аднак праблемай звышправодных нанаструктур з'яўляецца тое, што яны функцыянуюць толькі пры вельмі нізкіх тэмпературах і таму іх цяжка ўкараніць у практычнае прымяненне. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Даследчыкі з Мюнстэрскага ўніверсітэта і Юліхскага даследчага цэнтра ўпершыню прадэманстравалі тое, што вядома як квантаванне энергіі ў нанаправадніках, вырабленых з высокатэмпературных звышправаднікоў, гэта значыць звышправаднікоў, у якіх тэмпература павышаецца да такой, ніжэй за якую пераважаюць квантава-механічныя эфекты. Звышправодны нанаправаднік тады прымае толькі выбраныя энергетычныя станы, якія можна выкарыстоўваць для кадавання інфармацыі. У высокатэмпературных звышправадніках даследчыкі таксама ўпершыню змаглі назіраць паглынанне аднаго фатона — светлавой часціцы, якая служыць для перадачы інфармацыі.
«З аднаго боку, нашы вынікі могуць спрыяць выкарыстанню значна спрошчанай тэхналогіі астуджэння ў квантавых тэхналогіях у будучыні, а з іншага боку, яны даюць нам зусім новае разуменне працэсаў, якія кіруюць звышправоднымі станамі і іх дынамікай, якія да гэтага часу не зразумелыя», — падкрэслівае кіраўнік даследавання, малады прафесар Карстэн Шук з Інстытута фізікі Мюнстэрскага ўніверсітэта. Такім чынам, вынікі могуць быць актуальнымі для распрацоўкі новых тыпаў камп'ютэрных тэхналогій. Даследаванне было апублікавана ў часопісе Nature Communications.
Навукоўцы выкарысталі звышправаднікі з элементаў ітрыя, барыю, аксіду медзі і кіслароду, або скарочана YBCO, з якіх яны вырабілі некалькі нанаметраў тонкія драты. Калі гэтыя структуры праводзяць электрычны ток, узнікаюць фізічныя дынамікі, якія называюцца «фазавымі зрушэннямі». У выпадку нанаправадоў YBCO ваганні шчыльнасці носьбітаў зараду выклікаюць змены звыштоку. Даследчыкі даследавалі працэсы ў нанаправадах пры тэмпературах ніжэй за 20 Кельвінаў, што адпавядае мінус 253 градусам Цэльсія. У спалучэнні з мадэльнымі разлікамі яны прадэманстравалі квантаванне энергетычных станаў у нанаправадах. Тэмпература, пры якой драты пераходзілі ў квантавы стан, складала ад 12 да 13 Кельвінаў — тэмпература ў некалькі сотняў разоў вышэйшая за тэмпературу, неабходную для звычайна выкарыстоўваных матэрыялаў. Гэта дазволіла навукоўцам ствараць рэзанатары, г.зн. вагальныя сістэмы, настроеныя на пэўныя частоты, са значна большым тэрмінам службы і падтрымліваць квантава-механічныя станы даўжэй. Гэта з'яўляецца перадумовай для доўгатэрміновай распрацоўкі ўсё большых квантавых кампутараў.
Далейшымі важнымі кампанентамі для развіцця квантавых тэхналогій, а таксама патэнцыйна і для медыцынскай дыягностыкі, з'яўляюцца дэтэктары, якія могуць рэгістраваць нават адзінкавыя фатоны. Даследчая група Карстэна Шука ў Мюнстэры ўжо некалькі гадоў працуе над распрацоўкай такіх аднафатонных дэтэктараў на аснове звышправаднікоў. Тое, што ўжо добра працуе пры нізкіх тэмпературах, навукоўцы ва ўсім свеце больш за дзесяць гадоў спрабуюць дасягнуць з дапамогай высокатэмпературных звышправаднікоў. У нанаправадах YBCO, якія выкарыстоўваліся для даследавання, гэтая спроба ўпершыню ўвянчалася поспехам. «Нашы новыя вынікі пракладаюць шлях для новых эксперыментальна правераных тэарэтычных апісанняў і тэхналагічных распрацовак», — кажа суаўтар Марцін Вольф з даследчай групы Шука.
Вы можаце быць упэўнены, што нашы рэдактары ўважліва сочаць за кожным дасланым водгукам і прымуць адпаведныя меры. Вашы меркаванні важныя для нас.
Ваш адрас электроннай пошты выкарыстоўваецца толькі для таго, каб атрымальнік ведаў, хто адправіў ліст. Ні ваш адрас, ні адрас атрымальніка не будуць выкарыстоўвацца для якіх-небудзь іншых мэтаў. Уведзеная вамі інфармацыя будзе адлюстроўвацца ў вашым паведамленні электроннай пошты і не будзе захоўвацца Phys.org у якой-небудзь форме.
Атрымлівайце штотыднёвыя і/або штодзённыя абнаўленні на вашу паштовую скрыню. Вы можаце адпісацца ў любы час, і мы ніколі не будзем перадаваць вашы дадзеныя трэцім асобам.
Гэты сайт выкарыстоўвае файлы cookie для палягчэння навігацыі, аналізу выкарыстання вамі нашых паслуг і прадастаўлення кантэнту ад трэціх асоб. Карыстаючыся нашым сайтам, вы пацвярджаеце, што прачыталі і зразумелі нашу Палітыку прыватнасці і Умовы карыстання.
Час публікацыі: 07 красавіка 2020 г.