Քվանտային տեխնոլոգիաներ. գերհաղորդիչ գործընթացների նոր պատկերացումներ

Քվանտային համակարգչի մշակումը, որը կարող է լուծել խնդիրներ, որոնք դասական համակարգիչները կարող են լուծել միայն մեծ ջանքերով կամ ընդհանրապես չլուծել, այն նպատակն է, որը ներկայումս հետապնդում են ամբողջ աշխարհում հետազոտական ​​խմբերի անընդհատ աճող թիվը։ Պատճառը՝ քվանտային էֆեկտները, որոնք ծագում են ամենափոքր մասնիկների և կառուցվածքների աշխարհից, հնարավորություն են տալիս ստեղծել բազմաթիվ նոր տեխնոլոգիական կիրառություններ։ Այսպես կոչված գերհաղորդիչները, որոնք թույլ են տալիս մշակել տեղեկատվություն և ազդանշաններ քվանտային մեխանիկայի օրենքների համաձայն, համարվում են քվանտային համակարգիչներ իրականացնելու խոստումնալից բաղադրիչներ։ Սակայն գերհաղորդիչ նանոկառուցվածքների հետ կապված խնդիրն այն է, որ դրանք գործում են միայն շատ ցածր ջերմաստիճաններում և, հետևաբար, դժվար է դրանք կիրառել գործնական կիրառություններում։ googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });

Մյունստերի համալսարանի և Յուլիխի հետազոտական ​​կենտրոնի հետազոտողները առաջին անգամ ցուցադրեցին այսպես կոչված էներգիայի քվանտացումը բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչներից պատրաստված նանոհաղորդիչներում, այսինքն՝ գերհաղորդիչներում, որոնցում ջերմաստիճանը բարձր է, որից ցածր գերակշռում են քվանտային մեխանիկական էֆեկտները: Այնուհետև գերհաղորդիչ նանոհաղորդիչը ենթադրում է միայն ընտրված էներգետիկ վիճակներ, որոնք կարող են օգտագործվել տեղեկատվությունը կոդավորելու համար: Բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչներում հետազոտողները նաև կարողացան առաջին անգամ դիտարկել մեկ ֆոտոնի՝ լույսի մասնիկի, կլանումը, որը ծառայում է տեղեկատվություն փոխանցելուն:

«Մի կողմից, մեր արդյունքները կարող են նպաստել ապագայում քվանտային տեխնոլոգիաներում զգալիորեն պարզեցված սառեցման տեխնոլոգիայի կիրառմանը, իսկ մյուս կողմից, դրանք մեզ առաջարկում են բոլորովին նոր պատկերացումներ գերհաղորդիչ վիճակները կարգավորող գործընթացների և դրանց դինամիկայի վերաբերյալ, որոնք դեռևս հասկանալի չեն», - ընդգծում է ուսումնասիրության ղեկավար, Մյունստերի համալսարանի ֆիզիկայի ինստիտուտի պրոֆեսոր Կարստեն Շուկը։ Հետևաբար, արդյունքները կարող են կարևոր լինել համակարգչային տեխնոլոգիաների նոր տեսակների մշակման համար։ Ուսումնասիրությունը հրապարակվել է Nature Communications ամսագրում։

Գիտնականները օգտագործել են իտրիում, բարիում, պղնձի օքսիդ և թթվածին, կամ կարճ՝ YBCO տարրերից պատրաստված գերհաղորդիչներ, որոնցից նրանք պատրաստել են մի քանի նանոմետր բարակ լարեր: Երբ այս կառուցվածքները անցկացնում են էլեկտրական հոսանք, տեղի է ունենում ֆիզիկական դինամիկա, որը կոչվում է «փուլային սահքեր»: YBCO նանոհաղորդիչների դեպքում լիցքի կրիչի խտության տատանումները առաջացնում են գերհոսանքի տատանումներ: Հետազոտողները ուսումնասիրել են նանոհաղորդիչներում տեղի ունեցող գործընթացները 20 Կելվինից ցածր ջերմաստիճաններում, որը համապատասխանում է -253 աստիճան Ցելսիուսի: Մոդելային հաշվարկների հետ համատեղ նրանք ցույց են տվել նանոհաղորդիչներում էներգետիկ վիճակների քվանտացումը: Ջերմաստիճանը, որի դեպքում լարերը մտել են քվանտային վիճակ, գտնվել է 12-ից 13 Կելվին՝ ջերմաստիճան, որը մի քանի հարյուր անգամ ավելի բարձր է, քան սովորաբար օգտագործվող նյութերի համար անհրաժեշտ ջերմաստիճանը: Սա թույլ է տվել գիտնականներին ստեղծել ռեզոնատորներ, այսինքն՝ տատանվող համակարգեր, որոնք կարգավորված են որոշակի հաճախականությունների վրա՝ շատ ավելի երկար կյանքի տևողությամբ և քվանտային մեխանիկական վիճակները ավելի երկար պահպանելու համար: Սա նախապայման է ավելի մեծ քվանտային համակարգիչների երկարաժամկետ զարգացման համար:

Քվանտային տեխնոլոգիաների զարգացման, բայց հնարավոր է՝ նաև բժշկական ախտորոշման համար, կարևոր բաղադրիչներ են նույնիսկ մեկ ֆոտոն գրանցող դետեկտորները: Մյունստերի համալսարանի Կարստեն Շուկի հետազոտական ​​խումբը մի քանի տարի աշխատել է գերհաղորդիչների վրա հիմնված նման մեկ ֆոտոն դետեկտորների մշակման վրա: Այն, ինչ արդեն լավ է աշխատում ցածր ջերմաստիճաններում, ամբողջ աշխարհի գիտնականները փորձում են իրականացնել բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչների միջոցով ավելի քան մեկ տասնամյակ: Ուսումնասիրության համար օգտագործված YBCO նանոհաղորդալարերում այս փորձը առաջին անգամ հաջողվել է: «Մեր նոր հայտնագործությունները ճանապարհ են հարթում փորձարարորեն ստուգելի նոր տեսական նկարագրությունների և տեխնոլոգիական զարգացումների համար», - ասում է Շուկի հետազոտական ​​խմբի համահեղինակ Մարտին Վոլֆը:

Կարող եք վստահ լինել, որ մեր խմբագիրները ուշադիր հետևում են ուղարկված յուրաքանչյուր արձագանքի և կձեռնարկեն համապատասխան միջոցներ: Ձեր կարծիքը կարևոր է մեզ համար:

Ձեր էլեկտրոնային փոստի հասցեն օգտագործվում է միայն նրա համար, որ ստացողին տեղեկանա, թե ով է ուղարկել էլեկտրոնային նամակը: Ո՛չ ձեր հասցեն, ո՛չ էլ ստացողի հասցեն չեն օգտագործվի որևէ այլ նպատակով: Ձեր մուտքագրած տեղեկատվությունը կհայտնվի ձեր էլեկտրոնային նամակում և որևէ ձևով չի պահպանվի Phys.org-ի կողմից:

Ստացեք շաբաթական և/կամ օրական թարմացումներ ձեր էլ. փոստին: Դուք կարող եք հրաժարվել բաժանորդագրությունից ցանկացած պահի, և մենք երբեք չենք կիսվի ձեր տվյալներով երրորդ կողմերի հետ:

Այս կայքը օգտագործում է թխուկներ՝ նավիգացիան հեշտացնելու, մեր ծառայությունների ձեր կողմից օգտագործումը վերլուծելու և երրորդ կողմերից բովանդակություն տրամադրելու համար: Մեր կայքն օգտագործելով՝ դուք հաստատում եք, որ կարդացել և հասկացել եք մեր Գաղտնիության քաղաքականությունը և Օգտագործման պայմանները: