Vývoj kvantového počítača, ktorý dokáže riešiť problémy, ktoré klasické počítače dokážu vyriešiť len s veľkým úsilím alebo vôbec – to je cieľ, o ktorý sa v súčasnosti snaží stále viac výskumných tímov na celom svete. Dôvod: Kvantové efekty, ktoré pochádzajú zo sveta najmenších častíc a štruktúr, umožňujú mnoho nových technologických aplikácií. Takzvané supravodiče, ktoré umožňujú spracovanie informácií a signálov podľa zákonov kvantovej mechaniky, sa považujú za sľubné komponenty pre realizáciu kvantových počítačov. Problémom supravodivých nanostruktúr je však to, že fungujú iba pri veľmi nízkych teplotách, a preto je ťažké ich uviesť do praktických aplikácií. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Výskumníci na Univerzite v Münsteri a vo Výskumnom centre v Jülichu teraz po prvýkrát demonštrovali to, čo je známe ako kvantizácia energie v nanodrôtoch vyrobených z vysokoteplotných supravodičov – teda supravodičov, v ktorých je teplota zvýšená, pod ktorou prevládajú kvantovo-mechanické efekty. Supravodivý nanodrôt potom nadobúda iba vybrané energetické stavy, ktoré by sa mohli použiť na kódovanie informácií. Vo vysokoteplotných supravodičoch boli vedci tiež po prvýkrát schopní pozorovať absorpciu jediného fotónu, svetelnej častice, ktorá slúži na prenos informácií.
„Na jednej strane môžu naše výsledky prispieť k využitiu značne zjednodušenej chladiacej technológie v kvantových technológiách v budúcnosti a na druhej strane nám ponúkajú úplne nové poznatky o procesoch riadiacich supravodivé stavy a ich dynamiku, ktoré stále nie sú pochopené,“ zdôrazňuje vedúci štúdie Jun. Prof. Carsten Schuck z Fyzikálneho ústavu Univerzity v Münsteri. Výsledky preto môžu byť relevantné pre vývoj nových typov počítačovej technológie. Štúdia bola publikovaná v časopise Nature Communications.
Vedci použili supravodiče vyrobené z prvkov ytria, bária, oxidu medi a kyslíka, skrátene YBCO, z ktorých vyrobili niekoľko nanometrových tenkých drôtov. Keď tieto štruktúry vedú elektrický prúd, dochádza k fyzikálnej dynamike nazývanej „fázové sklzy“. V prípade nanodrôtov YBCO spôsobujú fluktuácie hustoty nosičov náboja zmeny v superprúde. Výskumníci skúmali procesy v nanodrôtoch pri teplotách pod 20 Kelvinov, čo zodpovedá mínus 253 stupňom Celzia. V kombinácii s modelovými výpočtami preukázali kvantizáciu energetických stavov v nanodrôtoch. Teplota, pri ktorej drôty vstúpili do kvantového stavu, bola zistená na 12 až 13 Kelvinov – teplota niekoľko stokrát vyššia ako teplota potrebná pre bežne používané materiály. To umožnilo vedcom vyrobiť rezonátory, teda oscilačné systémy naladené na špecifické frekvencie, s oveľa dlhšou životnosťou a dlhšie udržiavať kvantovo-mechanické stavy. To je predpokladom dlhodobého vývoja stále väčších kvantových počítačov.
Ďalšími dôležitými komponentmi pre vývoj kvantových technológií, ale potenciálne aj pre lekársku diagnostiku, sú detektory, ktoré dokážu registrovať aj jednotlivé fotóny. Výskumná skupina Carstena Schucka na Münsterijskej univerzite už niekoľko rokov pracuje na vývoji takýchto jednofotónových detektorov založených na supravodičoch. Čo už funguje dobre pri nízkych teplotách, sa vedci na celom svete snažia dosiahnuť s vysokoteplotnými supravodičmi už viac ako desaťročie. V nanodrôtoch YBCO použitých v štúdii sa tento pokus teraz prvýkrát podaril. „Naše nové zistenia dláždia cestu pre nové experimentálne overiteľné teoretické popisy a technologický vývoj,“ hovorí spoluautor Martin Wolff z výskumnej skupiny Schuck.
Môžete si byť istí, že naši redaktori pozorne sledujú každú odoslanú spätnú väzbu a podniknú príslušné kroky. Vaše názory sú pre nás dôležité.
Vaša e-mailová adresa sa používa iba na to, aby príjemca vedel, kto e-mail odoslal. Ani vaša adresa, ani adresa príjemcu sa nepoužijú na žiadny iný účel. Informácie, ktoré zadáte, sa zobrazia vo vašej e-mailovej správe a spoločnosť Phys.org ich v žiadnej forme neuchováva.
Dostávajte týždenné a/alebo denné aktualizácie do svojej schránky. Odber môžete kedykoľvek zrušiť a vaše údaje nikdy nebudeme zdieľať s tretími stranami.
Táto stránka používa súbory cookie na pomoc s navigáciou, analýzu vášho používania našich služieb a poskytovanie obsahu od tretích strán. Používaním našej stránky potvrdzujete, že ste si prečítali a rozumiete našim Zásadám ochrany osobných údajov a Podmienkam používania.
Čas uverejnenia: 7. apríla 2020