Egy olyan kvantumszámítógép kifejlesztése, amely képes megoldani olyan problémákat, amelyeket a klasszikus számítógépek csak nagy erőfeszítéssel vagy egyáltalán nem tudnak megoldani – ezt a célt követi jelenleg világszerte egyre több kutatócsoport. Az ok: A legkisebb részecskék és struktúrák világából származó kvantumhatások számos új technológiai alkalmazást tesznek lehetővé. Az úgynevezett szupravezetők, amelyek lehetővé teszik az információk és jelek feldolgozását a kvantummechanika törvényei szerint, ígéretes komponenseknek számítanak a kvantumszámítógépek megvalósításában. A szupravezető nanostruktúrák egyik akadálya azonban, hogy csak nagyon alacsony hőmérsékleten működnek, ezért nehéz őket a gyakorlati alkalmazásokba bevezetni. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
A Münsteri Egyetem és a Jülichi Forschungszentrum kutatói most elsőként mutatták be az úgynevezett energiakvantálást magas hőmérsékletű szupravezetőkből készült nanohuzalokban – azaz olyan szupravezetőkben, amelyekben a hőmérséklet magasabb, és ez alatt a kvantummechanikai hatások dominálnak. A szupravezető nanohuzal ezután csak kiválasztott energiaállapotokat vesz fel, amelyek felhasználhatók az információ kódolására. A magas hőmérsékletű szupravezetőkben a kutatók első alkalommal tudták megfigyelni egyetlen foton, egy információ továbbítására szolgáló fényrészecske abszorpcióját is.
„Egyrészt az eredményeink hozzájárulhatnak a jelentősen leegyszerűsített hűtési technológia jövőbeli alkalmazásához a kvantumtechnológiákban, másrészt teljesen új ismereteket nyújtanak a szupravezető állapotokat szabályozó folyamatokról és azok dinamikájáról, amelyeket még mindig nem értünk” – hangsúlyozza a tanulmány vezetője, Jun. Prof. Carsten Schuck, a Münsteri Egyetem Fizikai Intézetének munkatársa. Az eredmények ezért relevánsak lehetnek az új típusú számítástechnika fejlesztése szempontjából. A tanulmány a Nature Communications folyóiratban jelent meg.
A tudósok ittrium, bárium, réz-oxid és oxigén elemekből, röviden YBCO-ból készült szupravezetőket használtak, amelyekből néhány nanométer vékony vezetékeket készítettek. Amikor ezek a szerkezetek elektromos áramot vezetnek, fizikai dinamika, úgynevezett „fáziscsúszás” történik. Az YBCO nanohuzalok esetében a töltéshordozó-sűrűség ingadozása a szupraáram változásait okozza. A kutatók 20 Kelvin alatti hőmérsékleten vizsgálták a nanohuzalokban zajló folyamatokat, ami mínusz 253 Celsius-foknak felel meg. Modellszámításokkal kombinálva kimutatták a nanohuzalok energiaállapotainak kvantáltságát. A vezetékek kvantumállapotba lépésének hőmérséklete 12-13 Kelvin volt – ez a hőmérséklet több százszor magasabb, mint a normálisan használt anyagokhoz szükséges hőmérséklet. Ez lehetővé tette a tudósok számára, hogy rezonátorokat, azaz meghatározott frekvenciákra hangolt oszcilláló rendszereket hozzanak létre, amelyek sokkal hosszabb élettartammal rendelkeznek, és hosszabb ideig fenntartják a kvantummechanikai állapotokat. Ez előfeltétele az egyre nagyobb kvantumszámítógépek hosszú távú fejlesztésének.
A kvantumtechnológiák fejlesztésének, de potenciálisan az orvosi diagnosztikának is további fontos összetevői azok a detektorok, amelyek akár egyfotonokat is képesek regisztrálni. Carsten Schuck kutatócsoportja a Münsteri Egyetemen már évek óta dolgozik ilyen, szupravezetőkön alapuló egyfoton-detektorok fejlesztésén. Ami alacsony hőmérsékleten már jól működik, azt a világ minden táján a tudósok több mint egy évtizede próbálják elérni magas hőmérsékletű szupravezetőkkel. A vizsgálathoz használt YBCO nanohuzaloknál ez a kísérlet most először sikerült. „Új eredményeink új, kísérletileg igazolható elméleti leírások és technológiai fejlesztések előtt nyitják meg az utat” – mondja Martin Wolff, a Schuck kutatócsoport társszerzője.
Biztos lehet benne, hogy szerkesztőink minden beküldött visszajelzést szorosan figyelemmel kísérnek, és megteszik a megfelelő lépéseket. Véleménye fontos számunkra.
Az e-mail címedet csak arra használjuk, hogy a címzett tudja, ki küldte az e-mailt. Sem az Ön címét, sem a címzett címét semmilyen más célra nem használjuk fel. A megadott információk megjelennek az e-mail üzenetben, és a Phys.org semmilyen formában nem tárolja azokat.
Heti és/vagy napi frissítéseket kaphatsz a postaládádba. Bármikor leiratkozhatsz, és soha nem osztjuk meg adataidat harmadik féllel.
Ez az oldal sütiket használ a navigáció megkönnyítésére, szolgáltatásaink használatának elemzésére és harmadik féltől származó tartalmak biztosítására. Az oldalunk használatával Ön tudomásul veszi, hogy elolvasta és megértette Adatvédelmi irányelveinket és Felhasználási feltételeinket.
Közzététel ideje: 2020. április 7.