Kvantu datora izstrāde, kas var atrisināt problēmas, kuras klasiskie datori var atrisināt tikai ar lielām pūlēm vai neatrisina nemaz, — šo mērķi pašlaik tiecas sasniegt arvien pieaugošais pētnieku komandu skaits visā pasaulē. Iemesls: kvantu efekti, kas rodas no mazāko daļiņu un struktūru pasaules, paver iespējas daudziem jauniem tehnoloģiskiem pielietojumiem. Tā sauktie supravadītāji, kas ļauj apstrādāt informāciju un signālus saskaņā ar kvantu mehānikas likumiem, tiek uzskatīti par daudzsološām sastāvdaļām kvantu datoru realizācijā. Tomēr supravadošo nanostruktūru šķērslis ir tas, ka tās darbojas tikai ļoti zemā temperatūrā un tāpēc ir grūti pielietojamas praksē. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Minsteres Universitātes un Jīlihas Forschungszentrum pētnieki pirmo reizi demonstrēja to, kas pazīstams kā enerģijas kvantizācija nanovados, kas izgatavoti no augstas temperatūras supravadītājiem, t. i., supravadītājiem, kuros temperatūra ir paaugstināta, zem kuras dominē kvantu mehāniskie efekti. Tad supravadošais nanovads pieņem tikai atlasītus enerģijas stāvokļus, kurus varētu izmantot informācijas kodēšanai. Augstas temperatūras supravadītājos pētnieki pirmo reizi varēja novērot arī viena fotona, gaismas daļiņas, kas kalpo informācijas pārraidei, absorbciju.
“No vienas puses, mūsu rezultāti var veicināt ievērojami vienkāršotas dzesēšanas tehnoloģijas izmantošanu kvantu tehnoloģijās nākotnē, un, no otras puses, tie sniedz mums pilnīgi jaunu ieskatu procesos, kas regulē supravadošos stāvokļus un to dinamiku, kas joprojām nav izprasta,” uzsver pētījuma vadītājs Jun. profesors Karstens Šuks no Minsteres Universitātes Fizikas institūta. Tāpēc rezultāti varētu būt nozīmīgi jaunu datortehnoloģiju veidu izstrādē. Pētījums ir publicēts žurnālā Nature Communications.
Zinātnieki izmantoja supravadītājus, kas izgatavoti no elementiem itrija, bārija, vara oksīda un skābekļa jeb saīsināti YBCO, no kuriem viņi izgatavoja dažus nanometrus plānus vadus. Kad šīs struktūras vada elektrisko strāvu, rodas fizikālā dinamika, ko sauc par "fāzes slīdēšanu". YBCO nanodraudu gadījumā lādiņnesēju blīvuma svārstības izraisa suprastrāvas variācijas. Pētnieki pētīja procesus nanodraudos temperatūrā zem 20 kelviniem, kas atbilst mīnus 253 grādiem pēc Celsija. Apvienojumā ar modeļa aprēķiniem viņi demonstrēja enerģijas stāvokļu kvantāciju nanodraudos. Temperatūra, kurā vadi nonāca kvantu stāvoklī, tika konstatēta 12 līdz 13 kelvini — temperatūra, kas ir vairākus simtus reižu augstāka nekā temperatūra, kas nepieciešama parasti izmantotajiem materiāliem. Tas ļāva zinātniekiem radīt rezonatorus, t.i., svārstīgas sistēmas, kas noregulētas uz noteiktām frekvencēm, ar daudz ilgāku kalpošanas laiku un ilgāk saglabāt kvantu mehāniskos stāvokļus. Tas ir priekšnoteikums arvien lielāku kvantu datoru ilgtermiņa attīstībai.
Papildu svarīgas sastāvdaļas kvantu tehnoloģiju attīstībā, bet potenciāli arī medicīniskajā diagnostikā, ir detektori, kas var reģistrēt pat atsevišķus fotonus. Karstena Šuka pētniecības grupa Minsteres Universitātē jau vairākus gadus strādā pie šādu atsevišķu fotonu detektoru izstrādes, kuru pamatā ir supravadītāji. To, kas jau labi darbojas zemā temperatūrā, zinātnieki visā pasaulē jau vairāk nekā desmit gadus cenšas panākt ar augstas temperatūras supravadītājiem. Pētījumā izmantotajos YBCO nanovados šis mēģinājums tagad pirmo reizi ir izdevies. "Mūsu jaunie atklājumi paver ceļu jauniem eksperimentāli pārbaudāmiem teorētiskiem aprakstiem un tehnoloģiskai attīstībai," saka līdzautors Martins Volfs no Šuka pētniecības grupas.
Varat būt droši, ka mūsu redaktori rūpīgi uzrauga katru nosūtīto atsauksmi un veiks atbilstošas darbības. Jūsu viedoklis mums ir svarīgs.
Jūsu e-pasta adrese tiek izmantota tikai, lai informētu saņēmēju par e-pasta nosūtītāju. Ne jūsu adrese, ne saņēmēja adrese netiks izmantota nekādiem citiem mērķiem. Jūsu ievadītā informācija tiks parādīta jūsu e-pasta ziņojumā, un Phys.org to nekādā veidā nesaglabās.
Saņemiet iknedēļas un/vai ikdienas atjauninājumus savā iesūtnē. Jūs varat jebkurā laikā atteikties no abonēšanas, un mēs nekad neizpaudīsim jūsu datus trešajām personām.
Šī vietne izmanto sīkfailus, lai palīdzētu navigācijā, analizētu jūsu pakalpojumu lietošanu un sniegtu saturu no trešajām pusēm. Izmantojot mūsu vietni, jūs apliecināt, ka esat izlasījis un sapratis mūsu Privātuma politiku un Lietošanas noteikumus.
Publicēšanas laiks: 2020. gada 7. aprīlis