Kvantarvuti arendamine, mis suudab lahendada probleeme, mida klassikalised arvutid suudavad lahendada vaid suure vaevaga või üldse mitte – see on eesmärk, mille poole püüdleb praegu üha kasvav arv uurimisrühmi kogu maailmas. Põhjus: kvantefektid, mis pärinevad kõige väiksemate osakeste ja struktuuride maailmast, võimaldavad palju uusi tehnoloogilisi rakendusi. Nn ülijuhte, mis võimaldavad töödelda teavet ja signaale vastavalt kvantmehaanika seadustele, peetakse paljulubavateks komponentideks kvantarvutite realiseerimisel. Ülijuhtivate nanostruktuuride komistuskiviks on aga see, et need toimivad ainult väga madalatel temperatuuridel ja seetõttu on neid keeruline praktilisse rakendusse rakendada. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Münsteri ülikooli ja Jülichi teaduskeskuse teadlased demonstreerisid nüüd esmakordselt nn energiakvantiseerimist kõrgtemperatuursetest ülijuhtidest valmistatud nanotraatides – st ülijuhtides, mille temperatuur on kõrgem, millest allpool domineerivad kvantmehaanilised efektid. Seejärel eeldab ülijuhtiv nanotraat ainult valitud energiaseisundeid, mida saab kasutada teabe kodeerimiseks. Kõrgtemperatuursetes ülijuhtides suutsid teadlased esmakordselt jälgida ka ühe footoni, teabe edastamiseks mõeldud valgusosakese, neeldumist.
„Ühelt poolt võivad meie tulemused aidata kaasa oluliselt lihtsustatud jahutustehnoloogia kasutamisele kvanttehnoloogiates tulevikus ja teiselt poolt pakuvad need meile täiesti uusi teadmisi ülijuhtivate olekute ja nende dünaamika protsesside kohta, mida seni veel ei mõisteta,“ rõhutab uuringu juht juunior professor Carsten Schuck Münsteri ülikooli füüsika instituudist. Seega võivad tulemused olla olulised uut tüüpi arvutitehnoloogia arendamisel. Uuring on avaldatud ajakirjas Nature Communications.
Teadlased kasutasid ütriumi, baariumi, vaskoksiidi ja hapniku elementidest ehk lühidalt YBCO-st valmistatud ülijuhte, millest nad valmistasid mõne nanomeetri paksused õhukesed traadid. Kui need struktuurid juhivad elektrivoolu, tekivad füüsikalised dünaamikad, mida nimetatakse faasinihketeks. YBCO nanotraatide puhul põhjustavad laengukandjate tiheduse kõikumised ülivoolu muutusi. Teadlased uurisid nanotraatides toimuvaid protsesse temperatuuridel alla 20 kelvini, mis vastab -253 kraadile Celsiuse järgi. Koos mudelarvutustega demonstreerisid nad nanotraatide energiaseisundite kvantiseerumist. Temperatuur, mille juures traadid sisenesid kvantseisundisse, oli 12–13 kelvinit – see on mitu sada korda kõrgem temperatuur kui tavaliselt kasutatavate materjalide jaoks vajalik. See võimaldas teadlastel toota resonaatoreid, st kindlatele sagedustele häälestatud võnkesüsteeme, millel on palju pikem eluiga ja mis säilitavad kvantmehaanilisi olekuid kauem. See on eelduseks üha suuremate kvantarvutite pikaajaliseks arendamiseks.
Kvanttehnoloogiate arendamise, aga potentsiaalselt ka meditsiinilise diagnostika edasiseks oluliseks komponendiks on detektorid, mis suudavad registreerida isegi üksikuid footoneid. Carsten Schucki uurimisrühm Münsteri ülikoolis on juba mitu aastat töötanud selliste ülijuhtidel põhinevate üksikuid footoneid kasutavate detektorite väljatöötamise kallal. Seda, mis juba toimib hästi madalatel temperatuuridel, on teadlased üle kogu maailma püüdnud saavutada kõrgtemperatuursete ülijuhtidega juba üle kümne aasta. Uuringus kasutatud YBCO nanotraatide puhul on see katse nüüd esimest korda õnnestunud. „Meie uued leiud sillutavad teed uutele eksperimentaalselt kontrollitavatele teoreetilistele kirjeldustele ja tehnoloogilistele arengutele,“ ütleb kaasautor Martin Wolff Schucki uurimisrühmast.
Võite olla kindlad, et meie toimetajad jälgivad tähelepanelikult iga saadetud tagasisidet ja võtavad asjakohaseid meetmeid. Teie arvamused on meile olulised.
Teie e-posti aadressi kasutatakse ainult selleks, et adressaat teaks, kes e-kirja saatis. Ei teie ega saaja aadressi ei kasutata muul eesmärgil. Sisestatud teave kuvatakse teie e-kirjas ja Phys.org ei säilita seda mingil kujul.
Saate iganädalasi ja/või igapäevaseid värskendusi oma postkasti. Saate igal ajal tellimuse tühistada ja me ei jaga kunagi teie andmeid kolmandate osapooltega.
See sait kasutab küpsiseid navigeerimise hõlbustamiseks, teie teenuste kasutamise analüüsimiseks ja kolmandate osapoolte sisu pakkumiseks. Meie saiti kasutades kinnitate, et olete lugenud ja mõistate meie privaatsuspoliitikat ja kasutustingimusi.
Postituse aeg: 07.04.2020