Razvoj kvantnog računara koji može rješavati probleme koje klasični računari mogu riješiti samo uz veliki napor ili nikako - to je cilj kojem trenutno teži sve veći broj istraživačkih timova širom svijeta. Razlog: Kvantni efekti, koji potiču iz svijeta najmanjih čestica i struktura, omogućavaju mnoge nove tehnološke primjene. Takozvani supravodiči, koji omogućavaju obradu informacija i signala u skladu sa zakonima kvantne mehanike, smatraju se obećavajućim komponentama za realizaciju kvantnih računara. Međutim, problem supravodljivih nanostruktura je to što funkcionišu samo na vrlo niskim temperaturama i stoga ih je teško primijeniti u praksi. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Istraživači sa Univerziteta u Münsteru i Istraživačkog centra Jülich sada su, po prvi put, demonstrirali ono što je poznato kao kvantizacija energije u nanoprovodnicima napravljenim od visokotemperaturnih supravodiča - tj. supravodiča, kod kojih je temperatura povišena ispod koje prevladavaju kvantno-mehanički efekti. Supravodljiva nanoprovodnica tada preuzima samo odabrana energetska stanja koja bi se mogla koristiti za kodiranje informacija. U visokotemperaturnim supravodičima, istraživači su također prvi put mogli posmatrati apsorpciju jednog fotona, svjetlosne čestice koja služi za prenos informacija.
„S jedne strane, naši rezultati mogu doprinijeti korištenju znatno pojednostavljene tehnologije hlađenja u kvantnim tehnologijama u budućnosti, a s druge strane, nude nam potpuno nove uvide u procese koji upravljaju supravodljivim stanjima i njihovom dinamikom, a koji još uvijek nisu shvaćeni“, naglašava vođa studije, prof. dr. Carsten Schuck s Instituta za fiziku Univerziteta u Münsteru. Rezultati stoga mogu biti relevantni za razvoj novih vrsta računarske tehnologije. Studija je objavljena u časopisu Nature Communications.
Naučnici su koristili superprovodnike napravljene od elemenata itrijuma, barijuma, bakarnog oksida i kiseonika, ili skraćeno YBCO, od kojih su napravili žice tanke nekoliko nanometara. Kada ove strukture provode električnu struju, dolazi do fizičke dinamike koja se naziva "klizanje faze". U slučaju YBCO nanostruktura, fluktuacije gustine nosioca naboja uzrokuju varijacije u superstruji. Istraživači su istraživali procese u nanostrukturama na temperaturama ispod 20 Kelvina, što odgovara minus 253 stepena Celzijusa. U kombinaciji s modelnim proračunima, demonstrirali su kvantizaciju energetskih stanja u nanostrukturama. Temperatura na kojoj su žice ušle u kvantno stanje utvrđena je na 12 do 13 Kelvina - temperatura nekoliko stotina puta viša od temperature potrebne za materijale koji se normalno koriste. To je omogućilo naučnicima da proizvedu rezonatore, tj. oscilirajuće sisteme podešene na određene frekvencije, sa mnogo dužim vijekom trajanja i da duže održavaju kvantno mehanička stanja. Ovo je preduslov za dugoročni razvoj sve većih kvantnih računara.
Daljnje važne komponente za razvoj kvantnih tehnologija, ali potencijalno i za medicinsku dijagnostiku, su detektori koji mogu registrovati čak i pojedinačne fotone. Istraživačka grupa Carstena Schucka na Univerzitetu u Münsteru već nekoliko godina radi na razvoju takvih detektora pojedinačnih fotona zasnovanih na supravodičima. Ono što već dobro funkcioniše na niskim temperaturama, naučnici širom svijeta pokušavaju postići sa supravodičima na visokim temperaturama više od decenije. U YBCO nanožicama korištenim za studiju, ovaj pokušaj je sada prvi put uspio. „Naši novi nalazi otvaraju put novim eksperimentalno provjerljivim teorijskim opisima i tehnološkim dostignućima“, kaže koautor Martin Wolff iz istraživačke grupe Schuck.
Možete biti sigurni da naši urednici pažljivo prate svaku poslanu povratnu informaciju i da će preduzeti odgovarajuće mjere. Vaša mišljenja su nam važna.
Vaša adresa e-pošte koristi se samo da bi primalac znao ko je poslao e-poštu. Ni vaša adresa ni adresa primaoca neće se koristiti u bilo koju drugu svrhu. Informacije koje unesete pojavit će se u vašoj e-poruci i Phys.org ih neće zadržati ni u kojem obliku.
Primajte sedmične i/ili dnevne novosti u inbox. Možete se odjaviti u bilo kojem trenutku i nikada nećemo dijeliti vaše podatke s trećim stranama.
Ova stranica koristi kolačiće kako bi vam pomogla u navigaciji, analizirala vaše korištenje naših usluga i pružila sadržaj trećih strana. Korištenjem naše stranice potvrđujete da ste pročitali i razumjeli našu Politiku privatnosti i Uslove korištenja.
Vrijeme objave: 07.04.2020.