Dezvoltarea unui computer cuantic care poate rezolva probleme pe care computerele clasice le pot rezolva doar cu mare efort sau deloc - acesta este obiectivul urmărit în prezent de un număr tot mai mare de echipe de cercetare din întreaga lume. Motivul: Efectele cuantice, care provin din lumea celor mai mici particule și structuri, permit multe aplicații tehnologice noi. Așa-numiții supraconductori, care permit procesarea informațiilor și semnalelor conform legilor mecanicii cuantice, sunt considerați componente promițătoare pentru realizarea computerelor cuantice. Un punct slab al nanostructurilor supraconductoare este însă faptul că acestea funcționează doar la temperaturi foarte scăzute și, prin urmare, sunt dificil de implementat în aplicații practice. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Cercetătorii de la Universitatea din Münster și de la Centrul de Cercetare Jülich au demonstrat acum, pentru prima dată, ceea ce este cunoscut sub numele de cuantizare a energiei în nanofire realizate din supraconductori de înaltă temperatură - adică supraconductori, în care temperatura este ridicată, sub care predomină efectele mecanice cuantice. Nanofirul supraconductor își asumă apoi doar stări energetice selectate care ar putea fi utilizate pentru a codifica informații. În supraconductorii de înaltă temperatură, cercetătorii au putut, de asemenea, să observe pentru prima dată absorbția unui singur foton, o particulă de lumină care servește la transmiterea informațiilor.
„Pe de o parte, rezultatele noastre pot contribui la utilizarea unei tehnologii de răcire considerabil simplificate în tehnologiile cuantice în viitor, iar pe de altă parte, ne oferă perspective complet noi asupra proceselor care guvernează stările supraconductoare și dinamica acestora, care încă nu sunt înțelese”, subliniază conducătorul studiului, prof. Carsten Schuck de la Institutul de Fizică al Universității din Münster. Prin urmare, rezultatele pot fi relevante pentru dezvoltarea de noi tipuri de tehnologie informatică. Studiul a fost publicat în revista Nature Communications.
Oamenii de știință au folosit supraconductori realizați din elementele ytriu, bariu, oxid de cupru și oxigen, sau pe scurt YBCO, din care au fabricat fire subțiri de câțiva nanometri. Atunci când aceste structuri conduc curentul electric, au loc dinamici fizice numite „alunecări de fază”. În cazul nanofirelor YBCO, fluctuațiile densității purtătorilor de sarcină provoacă variații ale supracurentului. Cercetătorii au investigat procesele din nanofire la temperaturi sub 20 Kelvin, ceea ce corespunde la minus 253 grade Celsius. În combinație cu calcule de model, au demonstrat o cuantizare a stărilor energetice din nanofire. Temperatura la care firele au intrat în starea cuantică a fost găsită la 12 până la 13 Kelvin - o temperatură de câteva sute de ori mai mare decât temperatura necesară pentru materialele utilizate în mod normal. Acest lucru le-a permis oamenilor de știință să producă rezonatoare, adică sisteme oscilante acordate la frecvențe specifice, cu durate de viață mult mai lungi și să mențină stările mecanice cuantice pentru mai mult timp. Aceasta este o condiție prealabilă pentru dezvoltarea pe termen lung a unor computere cuantice din ce în ce mai mari.
Alte componente importante pentru dezvoltarea tehnologiilor cuantice, dar potențial și pentru diagnosticarea medicală, sunt detectoarele care pot înregistra chiar și fotoni individuali. Grupul de cercetare al lui Carsten Schuck de la Universitatea din Münster lucrează de mai mulți ani la dezvoltarea unor astfel de detectoare cu un singur foton bazate pe supraconductori. Ceea ce funcționează deja bine la temperaturi scăzute, oamenii de știință din întreaga lume încearcă să realizeze cu supraconductori la temperatură înaltă de mai bine de un deceniu. În nanofirele YBCO utilizate pentru studiu, această încercare a reușit acum pentru prima dată. „Noile noastre descoperiri deschid calea pentru noi descrieri teoretice verificabile experimental și dezvoltări tehnologice”, spune co-autorul Martin Wolff din grupul de cercetare Schuck.
Puteți fi siguri că editorii noștri monitorizează îndeaproape fiecare feedback trimis și vor lua măsurile corespunzătoare. Opiniile dumneavoastră sunt importante pentru noi.
Adresa dvs. de e-mail este utilizată doar pentru a anunța destinatarul cine a trimis e-mailul. Nici adresa dvs., nici adresa destinatarului nu vor fi utilizate în niciun alt scop. Informațiile pe care le introduceți vor apărea în mesajul dvs. de e-mail și nu sunt păstrate de Phys.org sub nicio formă.
Primește actualizări săptămânale și/sau zilnice direct în căsuța ta poștală. Te poți dezabona oricând și nu vom partaja niciodată datele tale cu terțe părți.
Acest site folosește cookie-uri pentru a vă ajuta navigarea, pentru a analiza utilizarea serviciilor noastre și pentru a furniza conținut de la terți. Prin utilizarea site-ului nostru, confirmați că ați citit și ați înțeles Politica noastră de confidențialitate și Termenii și condițiile de utilizare.
Data publicării: 07 aprilie 2020