O desenvolvemento dun ordenador cuántico que poida resolver problemas que os ordenadores clásicos só poden resolver con grande esforzo ou non poden resolver en absoluto: este é o obxectivo que persegue actualmente un número cada vez maior de equipos de investigación en todo o mundo. A razón: os efectos cuánticos, que se orixinan no mundo das partículas e estruturas máis pequenas, permiten moitas aplicacións tecnolóxicas novas. Os chamados supercondutores, que permiten procesar información e sinais segundo as leis da mecánica cuántica, considéranse compoñentes prometedores para a realización de ordenadores cuánticos. Non obstante, un punto de fricción das nanoestruturas supercondutoras é que só funcionan a temperaturas moi baixas e, polo tanto, son difíciles de levar a aplicacións prácticas. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Investigadores da Universidade de Münster e do Forschungszentrum Jülich demostraron agora, por primeira vez, o que se coñece como cuantización de enerxía en nanofíos feitos de supercondutores de alta temperatura, é dicir, supercondutores nos que se eleva a temperatura por debaixo da cal predominan os efectos da mecánica cuántica. O nanofío supercondutor asume entón só estados de enerxía seleccionados que poderían usarse para codificar información. Nos supercondutores de alta temperatura, os investigadores tamén puideron observar por primeira vez a absorción dun só fotón, unha partícula de luz que serve para transmitir información.
«Por unha banda, os nosos resultados poden contribuír ao uso dunha tecnoloxía de refrixeración considerablemente simplificada nas tecnoloxías cuánticas no futuro e, por outra banda, ofrécennos información completamente nova sobre os procesos que rexen os estados supercondutores e a súa dinámica, que aínda non se comprenden», subliña o líder do estudo, o profesor Carsten Schuck, do Instituto de Física da Universidade de Münster. Polo tanto, os resultados poden ser relevantes para o desenvolvemento de novos tipos de tecnoloxía informática. O estudo foi publicado na revista Nature Communications.
Os científicos empregaron supercondutores feitos dos elementos itrio, bario, óxido de cobre e osíxeno, ou YBCO para abreviar, cos que fabricaron uns fíos duns poucos nanométricos de finos. Cando estas estruturas conducen a corrente eléctrica, prodúcense dinámicas físicas chamadas "deslizamentos de fase". No caso dos nanofíos de YBCO, as flutuacións da densidade do portador de carga provocan variacións na supercorrente. Os investigadores investigaron os procesos nos nanofíos a temperaturas inferiores a 20 Kelvin, o que corresponde a -253 graos Celsius. En combinación con cálculos de modelos, demostraron unha cuantización dos estados de enerxía nos nanofíos. A temperatura á que os fíos entraron no estado cuántico atopouse entre 12 e 13 Kelvin, unha temperatura varios centos de veces superior á temperatura requirida para os materiais que se usan normalmente. Isto permitiu aos científicos producir resonadores, é dicir, sistemas oscilantes sintonizados a frecuencias específicas, con vidas útiles moito máis longas e manter os estados mecánicos cuánticos durante máis tempo. Este é un requisito previo para o desenvolvemento a longo prazo de ordenadores cuánticos cada vez máis grandes.
Outros compoñentes importantes para o desenvolvemento de tecnoloxías cuánticas, pero potencialmente tamén para o diagnóstico médico, son os detectores que poden rexistrar incluso fotóns individuais. O grupo de investigación de Carsten Schuck na Universidade de Münster leva varios anos traballando no desenvolvemento destes detectores de fotóns individuais baseados en supercondutores. O que xa funciona ben a baixas temperaturas, os científicos de todo o mundo levan máis dunha década intentando conseguilo con supercondutores de alta temperatura. Nos nanofíos YBCO utilizados para o estudo, este intento tivo éxito por primeira vez. «Os nosos novos achados abren o camiño para novas descricións teóricas e desenvolvementos tecnolóxicos verificables experimentalmente», afirma o coautor Martin Wolff, do grupo de investigación Schuck.
Podes estar seguro de que os nosos editores supervisan de preto cada comentario enviado e tomarán as medidas oportunas. As túas opinións son importantes para nós.
O teu enderezo de correo electrónico só se usa para que o destinatario saiba quen enviou o correo electrónico. Nin o teu enderezo nin o enderezo do destinatario se usarán para ningún outro propósito. A información que introduzas aparecerá na túa mensaxe de correo electrónico e Phys.org non a gardará de ningún xeito.
Recibe actualizacións semanais e/ou diarias na túa caixa de entrada. Podes cancelar a subscrición en calquera momento e nunca compartiremos os teus datos con terceiros.
Este sitio utiliza cookies para axudar coa navegación, analizar o uso que fas dos nosos servizos e proporcionar contido de terceiros. Ao usar o noso sitio, recoñeces que liches e comprendes a nosa Política de privacidade e as Condicións de uso.
Data de publicación: 07-04-2020