El desenvolupament d'un ordinador quàntic que pugui resoldre problemes que els ordinadors clàssics només poden resoldre amb gran esforç o gens: aquest és l'objectiu que actualment persegueixen un nombre cada cop més gran d'equips de recerca a tot el món. La raó: els efectes quàntics, que s'originen en el món de les partícules i estructures més petites, permeten moltes noves aplicacions tecnològiques. Els anomenats superconductors, que permeten processar informació i senyals segons les lleis de la mecànica quàntica, es consideren components prometedors per a la realització d'ordinadors quàntics. Un punt de fricció de les nanoestructures superconductores, però, és que només funcionen a temperatures molt baixes i, per tant, són difícils de dur a la pràctica. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Investigadors de la Universitat de Münster i del Forschungszentrum Jülich han demostrat per primera vegada el que es coneix com a quantificació d'energia en nanofils fets de superconductors d'alta temperatura, és a dir, superconductors, en què s'eleva la temperatura per sota de la qual predominen els efectes de la mecànica quàntica. El nanofil superconductor només assumeix estats energètics seleccionats que es podrien utilitzar per codificar informació. En els superconductors d'alta temperatura, els investigadors també van poder observar per primera vegada l'absorció d'un sol fotó, una partícula de llum que serveix per transmetre informació.
«D'una banda, els nostres resultats poden contribuir a l'ús d'una tecnologia de refrigeració considerablement simplificada en tecnologies quàntiques en el futur, i d'altra banda, ens ofereixen coneixements completament nous sobre els processos que governen els estats superconductors i la seva dinàmica, que encara no s'entenen», emfatitza el líder de l'estudi, el professor Carsten Schuck de l'Institut de Física de la Universitat de Münster. Per tant, els resultats poden ser rellevants per al desenvolupament de nous tipus de tecnologia informàtica. L'estudi s'ha publicat a la revista Nature Communications.
Els científics van utilitzar superconductors fets dels elements itri, bari, òxid de coure i oxigen, o YBCO per abreujar, dels quals van fabricar uns cables prims d'uns quants nanometres. Quan aquestes estructures condueixen el corrent elèctric, es produeixen dinàmiques físiques anomenades "lliscaments de fase". En el cas dels nanofils YBCO, les fluctuacions de la densitat del portador de càrrega provoquen variacions en el supercorrent. Els investigadors van investigar els processos en els nanofils a temperatures inferiors a 20 Kelvin, que correspon a -253 graus Celsius. En combinació amb càlculs de models, van demostrar una quantificació dels estats d'energia en els nanofils. La temperatura a la qual els cables van entrar a l'estat quàntic es va trobar entre 12 i 13 Kelvin, una temperatura diversos centenars de vegades superior a la temperatura requerida per als materials que s'utilitzen normalment. Això va permetre als científics produir ressonadors, és a dir, sistemes oscil·lants sintonitzats a freqüències específiques, amb vides de vida molt més llargues i mantenir els estats mecànics quàntics durant més temps. Aquest és un requisit previ per al desenvolupament a llarg termini d'ordinadors quàntics cada cop més grans.
Altres components importants per al desenvolupament de tecnologies quàntiques, però potencialment també per al diagnòstic mèdic, són els detectors que poden registrar fins i tot fotons individuals. El grup de recerca de Carsten Schuck a la Universitat de Münster ha estat treballant durant diversos anys en el desenvolupament d'aquests detectors de fotó individual basats en superconductors. El que ja funciona bé a baixes temperatures, els científics de tot el món han estat intentant aconseguir-ho amb superconductors d'alta temperatura durant més d'una dècada. En els nanofils YBCO utilitzats per a l'estudi, aquest intent ha tingut èxit per primera vegada. "Les nostres noves troballes obren el camí per a noves descripcions teòriques i desenvolupaments tecnològics verificables experimentalment", diu el coautor Martin Wolff del grup de recerca Schuck.
Podeu estar segurs que els nostres editors controlen de prop tots els comentaris enviats i prendran les mesures adequades. Les vostres opinions són importants per a nosaltres.
La teva adreça electrònica només s'utilitza per fer saber al destinatari qui ha enviat el correu electrònic. Ni la teva adreça ni l'adreça del destinatari s'utilitzaran per a cap altre propòsit. La informació que introdueixis apareixerà al teu missatge de correu electrònic i Phys.org no la conservarà de cap manera.
Rep actualitzacions setmanals i/o diàries a la teva safata d'entrada. Pots donar-te de baixa en qualsevol moment i mai compartirem les teves dades amb tercers.
Aquest lloc web utilitza cookies per ajudar amb la navegació, analitzar l'ús que feu dels nostres serveis i proporcionar contingut de tercers. En utilitzar el nostre lloc web, reconeixeu que heu llegit i entès la nostra Política de privacitat i les Condicions d'ús.
Data de publicació: 07 d'abril de 2020