Kvantinio kompiuterio, galinčio išspręsti problemas, kurias klasikiniai kompiuteriai gali išspręsti tik įdedant daug pastangų arba visai neišsprendžiant, sukūrimas – tai tikslas, kurio šiuo metu siekia vis daugiau tyrėjų komandų visame pasaulyje. Priežastis: kvantiniai efektai, kylantys iš mažiausių dalelių ir struktūrų pasaulio, atveria daug naujų technologinių pritaikymų. Vadinamieji superlaidininkai, leidžiantys apdoroti informaciją ir signalus pagal kvantinės mechanikos dėsnius, laikomi perspektyviais komponentais kvantinių kompiuterių realizavimui. Tačiau superlaidžių nanostruktūrų problema yra ta, kad jos veikia tik labai žemoje temperatūroje, todėl jas sunku pritaikyti praktikoje. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Miunsterio universiteto ir Julicho tyrimų centro tyrėjai pirmą kartą pademonstravo tai, kas vadinama energijos kvantizavimu nanolydžiuose, pagamintuose iš aukštos temperatūros superlaidininkų, t. y. superlaidininkų, kurių temperatūra yra aukštesnė už tą, žemiau kurios vyrauja kvantinės mechanikos efektai. Tuomet superlaidus nanolydis įgyja tik pasirinktas energijos būsenas, kurios gali būti naudojamos informacijai koduoti. Aukštos temperatūros superlaidininkuose tyrėjai taip pat pirmą kartą galėjo stebėti vieno fotono, šviesos dalelės, kuri perduoda informaciją, absorbciją.
„Viena vertus, mūsų rezultatai gali prisidėti prie gerokai supaprastintos aušinimo technologijos naudojimo kvantinėse technologijose ateityje, kita vertus, jie suteikia mums visiškai naujų įžvalgų apie superlaidžiųjų būsenų procesus ir jų dinamiką, kurie vis dar nėra suprantami“, – pabrėžia tyrimo vadovas Jun. prof. Carsten Schuck iš Miunsterio universiteto Fizikos instituto. Todėl rezultatai gali būti svarbūs kuriant naujų tipų kompiuterines technologijas. Tyrimas paskelbtas žurnale „Nature Communications“.
Mokslininkai naudojo superlaidininkus, pagamintus iš itrio, bario, vario oksido ir deguonies elementų, arba trumpai YBCO, iš kurių pagamino kelių nanometrų plonumo laidus. Kai šios struktūros praleidžia elektros srovę, vyksta fizikinė dinamika, vadinama „fazės poslinkiais“. YBCO nanolaidų atveju krūvininkų tankio svyravimai sukelia supersrovės pokyčius. Tyrėjai tyrė nanolaiduose vykstančius procesus žemesnėje nei 20 kelvinų temperatūroje, kuri atitinka minus 253 laipsnius Celsijaus. Kartu su modelio skaičiavimais jie pademonstravo nanolaidų energijos būsenų kvantavimą. Temperatūra, kurioje laidai pateko į kvantinę būseną, buvo nustatyta 12–13 kelvinų – kelis šimtus kartų aukštesnė nei temperatūra, reikalinga įprastai naudojamoms medžiagoms. Tai leido mokslininkams sukurti rezonatorius, t. y. virpesių sistemas, suderintas su konkrečiais dažniais, kurių tarnavimo laikas yra daug ilgesnis ir kurios ilgiau išlaiko kvantinės mechaninės būsenos. Tai yra būtina sąlyga ilgalaikiam vis didesnių kvantinių kompiuterių vystymuisi.
Kiti svarbūs kvantinių technologijų plėtros, bet potencialiai ir medicininės diagnostikos komponentai yra detektoriai, galintys užregistruoti net pavienius fotonus. Carsteno Schucko tyrimų grupė Miunsterio universitete jau keletą metų dirba kurdama tokius pavienių fotonų detektorius, pagrįstus superlaidininkais. Tai, kas jau gerai veikia žemoje temperatūroje, mokslininkai visame pasaulyje jau daugiau nei dešimtmetį bando pasiekti su aukštos temperatūros superlaidininkais. Tyrimui naudotuose YBCO nanolaiduose šis bandymas pirmą kartą pavyko. „Mūsų nauji atradimai atveria kelią naujiems eksperimentiškai patikrinamiems teoriniams aprašymams ir technologinei plėtrai“, – sako bendraautoris Martinas Wolffas iš Schucko tyrimų grupės.
Galite būti tikri, kad mūsų redaktoriai atidžiai stebi kiekvieną atsiųstą atsiliepimą ir imasi atitinkamų veiksmų. Jūsų nuomonė mums svarbi.
Jūsų el. pašto adresas naudojamas tik tam, kad gavėjas žinotų, kas išsiuntė el. laišką. Nei jūsų, nei gavėjo adresas nebus naudojami jokiais kitais tikslais. Jūsų įvesta informacija bus rodoma jūsų el. laiške ir jokia forma nebus saugoma „Phys.org“.
Gaukite savaitinius ir (arba) kasdienius atnaujinimus į savo el. pašto dėžutę. Galite bet kada atsisakyti prenumeratos ir mes niekada neperduosime jūsų duomenų trečiosioms šalims.
Ši svetainė naudoja slapukus, kad palengvintų naršymą, analizuotų jūsų naudojimąsi mūsų paslaugomis ir pateiktų turinį iš trečiųjų šalių. Naudodamiesi mūsų svetaine, jūs patvirtinate, kad perskaitėte ir supratote mūsų privatumo politiką ir naudojimo sąlygas.
Įrašo laikas: 2020 m. balandžio 7 d.