Razvoj kvantnog računala koje može rješavati probleme koje klasična računala mogu riješiti samo uz veliki napor ili nikako - to je cilj kojem trenutno teži sve veći broj istraživačkih timova diljem svijeta. Razlog: Kvantni efekti, koji potječu iz svijeta najmanjih čestica i struktura, omogućuju mnoge nove tehnološke primjene. Takozvani supravodiči, koji omogućuju obradu informacija i signala prema zakonima kvantne mehanike, smatraju se obećavajućim komponentama za realizaciju kvantnih računala. Međutim, problem supravodljivih nanostruktura je taj što funkcioniraju 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 Sveučilišta u Münsteru i Istraživačkog centra Jülich sada su, po prvi put, demonstrirali ono što je poznato kao kvantizacija energije u nanožicama izrađenim od visokotemperaturnih supravodiča - tj. supravodiča, u kojima je temperatura povišena ispod koje prevladavaju kvantno-mehanički efekti. Supravodljiva nanožica tada poprima samo odabrana energetska stanja koja bi se mogla koristiti za kodiranje informacija. U visokotemperaturnim supravodičima, istraživači su također prvi put mogli promatrati apsorpciju jednog fotona, svjetlosne čestice koja služi za prijenos 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 voditelj studije, mlađi prof. Carsten Schuck s Instituta za fiziku Sveučilišta u Münsteru. Rezultati stoga mogu biti relevantni za razvoj novih vrsta računalne tehnologije. Studija je objavljena u časopisu Nature Communications.
Znanstvenici su koristili supravodiče napravljene od elemenata itrija, barija, bakrovog oksida i kisika, ili skraćeno YBCO, od kojih su izradili žice tanke nekoliko nanometara. Kada ove strukture provode električnu struju, dolazi do fizičke dinamike nazvane "fazni klizaji". U slučaju YBCO nanostruktura, fluktuacije gustoće nosioca naboja uzrokuju varijacije u superstruji. Istraživači su istraživali procese u nanostrukturama na temperaturama ispod 20 Kelvina, što odgovara minus 253 stupnja Celzija. U kombinaciji s modelnim izračunima, pokazali 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 obično koriste. To je omogućilo znanstvenicima da proizvedu rezonatore, tj. oscilirajuće sustave podešene na određene frekvencije, s mnogo duljim životnim vijekom i da dulje održavaju kvantno mehanička stanja. To je preduvjet za dugoročni razvoj sve većih kvantnih računala.
Daljnje važne komponente za razvoj kvantnih tehnologija, ali potencijalno i za medicinsku dijagnostiku, su detektori koji mogu registrirati čak i pojedinačne fotone. Istraživačka grupa Carstena Schucka na Sveučilištu u Münsteru već nekoliko godina radi na razvoju takvih detektora pojedinačnih fotona temeljenih na supravodičima. Ono što već dobro funkcionira na niskim temperaturama, znanstvenici diljem svijeta pokušavaju postići s visokotemperaturnim supravodičima već više od desetljeća. U YBCO nanožičicama korištenim za studiju, ovaj pokušaj je sada prvi put uspio. „Naši novi nalazi otvaraju put novim eksperimentalno provjerljivim teorijskim opisima i tehnološkim razvojima“, kaže koautor Martin Wolff iz istraživačke grupe Schuck.
Možete biti sigurni da naši urednici pomno prate svaku poslanu povratnu informaciju i poduzet će odgovarajuće mjere. Vaša mišljenja su nam važna.
Vaša adresa e-pošte koristi se samo kako bi se primatelju javila osoba koja je poslala e-poštu. Ni vaša adresa ni adresa primatelja neće se koristiti ni u koju drugu svrhu. Podaci koje unesete pojavit će se u vašoj poruci e-pošte i Phys.org ih neće ni u kojem obliku zadržati.
Primajte tjedne i/ili dnevne novosti u pristiglu poštu. Možete se odjaviti u bilo kojem trenutku i nikada nećemo dijeliti vaše podatke s trećim stranama.
Ova stranica koristi kolačiće za pomoć pri navigaciji, analizu vašeg korištenja naših usluga i pružanje sadržaja trećih strana. Korištenjem naše stranice potvrđujete da ste pročitali i razumjeli naša Pravila o privatnosti i Uvjete korištenja.
Vrijeme objave: 07.04.2020.