క్వాంటం సాంకేతికతలు: సూపర్‌కండక్టింగ్ ప్రక్రియలపై కొత్త అంతర్దృష్టులు

సాంప్రదాయ కంప్యూటర్లు ఎంతో శ్రమతో మాత్రమే పరిష్కరించగల లేదా అస్సలు పరిష్కరించలేని సమస్యలను పరిష్కరించగల క్వాంటం కంప్యూటర్‌ను అభివృద్ధి చేయడమే, ప్రపంచవ్యాప్తంగా పెరుగుతున్న అనేక పరిశోధనా బృందాలు ప్రస్తుతం అనుసరిస్తున్న లక్ష్యం. దీనికి కారణం: అతి సూక్ష్మమైన కణాలు మరియు నిర్మాణాల ప్రపంచం నుండి ఉద్భవించే క్వాంటం ప్రభావాలు, అనేక కొత్త సాంకేతిక అనువర్తనాలను సాధ్యం చేస్తాయి. క్వాంటం మెకానిక్స్ నియమాల ప్రకారం సమాచారం మరియు సంకేతాలను ప్రాసెస్ చేయడానికి అనుమతించే సూపర్‌కండక్టర్లు అని పిలవబడేవి, క్వాంటం కంప్యూటర్లను రూపొందించడానికి ఆశాజనకమైన భాగాలుగా పరిగణించబడుతున్నాయి. అయితే, సూపర్‌కండక్టింగ్ నానోస్ట్రక్చర్‌లతో ఉన్న ఒక చిక్కు ఏమిటంటే, అవి చాలా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మాత్రమే పనిచేస్తాయి మరియు అందువల్ల వాటిని ఆచరణాత్మక అనువర్తనాల్లోకి తీసుకురావడం కష్టం.

మ్యూన్‌స్టర్ విశ్వవిద్యాలయం మరియు ఫోర్ష్‌జెంట్రమ్ జూలిచ్‌లోని పరిశోధకులు ఇప్పుడు, మొట్టమొదటిసారిగా, అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్‌కండక్టర్లతో తయారు చేసిన నానోవైర్లలో శక్తి క్వాంటైజేషన్ అని పిలువబడే దానిని ప్రదర్శించారు—అంటే, క్వాంటం మెకానికల్ ప్రభావాలు ప్రబలంగా ఉండే ఉష్ణోగ్రత కంటే తక్కువకు పెంచబడిన సూపర్‌కండక్టర్లు. అప్పుడు ఆ సూపర్‌కండక్టింగ్ నానోవైర్, సమాచారాన్ని ఎన్‌కోడ్ చేయడానికి ఉపయోగపడే ఎంపిక చేసిన శక్తి స్థితులను మాత్రమే పొందుతుంది. ఈ అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్‌కండక్టర్లలో, సమాచారాన్ని ప్రసారం చేయడానికి ఉపయోగపడే కాంతి కణమైన ఒకే ఫోటాన్ యొక్క శోషణను కూడా పరిశోధకులు మొట్టమొదటిసారిగా గమనించగలిగారు.

"ఒకవైపు, మా ఫలితాలు భవిష్యత్తులో క్వాంటం టెక్నాలజీలలో గణనీయంగా సరళీకృతమైన శీతలీకరణ సాంకేతికత వినియోగానికి దోహదపడగలవు, మరోవైపు, ఇప్పటికీ అర్థం కాని సూపర్‌కండక్టింగ్ స్థితులను నియంత్రించే ప్రక్రియలు మరియు వాటి గతిశీలతపై అవి మాకు పూర్తిగా కొత్త అంతర్దృష్టులను అందిస్తాయి," అని మ్యూన్‌స్టర్ విశ్వవిద్యాలయంలోని భౌతికశాస్త్ర సంస్థకు చెందిన అధ్యయన నాయకుడు జూనియర్ ప్రొఫెసర్ కార్స్టెన్ షుక్ నొక్కి చెప్పారు. అందువల్ల ఈ ఫలితాలు కొత్త రకాల కంప్యూటర్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధికి సంబంధితంగా ఉండవచ్చు. ఈ అధ్యయనం 'నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్' అనే జర్నల్‌లో ప్రచురించబడింది.

శాస్త్రవేత్తలు యట్రియం, బేరియం, కాపర్ ఆక్సైడ్ మరియు ఆక్సిజన్, లేదా సంక్షిప్తంగా YBCO అనే మూలకాలతో తయారు చేసిన సూపర్‌కండక్టర్లను ఉపయోగించి, వాటి నుండి కొన్ని నానోమీటర్ల పలుచని తీగలను తయారు చేశారు. ఈ నిర్మాణాలు విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ప్రసరింపజేసినప్పుడు 'ఫేజ్ స్లిప్స్' అని పిలువబడే భౌతిక గతిశాస్త్రాలు సంభవిస్తాయి. YBCO నానోవైర్ల విషయంలో, చార్జ్ క్యారియర్ సాంద్రతలోని హెచ్చుతగ్గులు సూపర్‌కరెంట్‌లో వైవిధ్యాలకు కారణమవుతాయి. పరిశోధకులు 20 కెల్విన్ కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద నానోవైర్లలోని ప్రక్రియలను పరిశోధించారు, ఇది మైనస్ 253 డిగ్రీల సెల్సియస్‌కు సమానం. మోడల్ గణనలతో కలిపి, వారు నానోవైర్లలో శక్తి స్థితుల క్వాంటైజేషన్‌ను ప్రదర్శించారు. తీగలు క్వాంటం స్థితిలోకి ప్రవేశించే ఉష్ణోగ్రత 12 నుండి 13 కెల్విన్‌గా కనుగొనబడింది—ఇది సాధారణంగా ఉపయోగించే పదార్థాలకు అవసరమైన ఉష్ణోగ్రత కంటే అనేక వందల రెట్లు ఎక్కువ. ఇది శాస్త్రవేత్తలకు రెజొనేటర్లను, అంటే నిర్దిష్ట పౌనఃపున్యాలకు ట్యూన్ చేయబడిన డోలనాత్మక వ్యవస్థలను, చాలా ఎక్కువ జీవితకాలంతో ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు క్వాంటం మెకానికల్ స్థితులను ఎక్కువ కాలం కొనసాగించడానికి వీలు కల్పించింది. నిరంతరం పెరుగుతున్న పెద్ద క్వాంటం కంప్యూటర్ల దీర్ఘకాలిక అభివృద్ధికి ఇది ఒక ముందస్తు అవసరం.

క్వాంటం సాంకేతికతల అభివృద్ధికి, అలాగే వైద్య నిర్ధారణలకు కూడా ఉపయోగపడే అవకాశం ఉన్న మరికొన్ని ముఖ్యమైన అంశాలు, సింగిల్-ఫోటాన్‌లను కూడా నమోదు చేయగల డిటెక్టర్లు. మ్యూన్‌స్టర్ విశ్వవిద్యాలయంలోని కార్స్టెన్ షుక్ పరిశోధనా బృందం, సూపర్‌కండక్టర్ల ఆధారంగా అటువంటి సింగిల్-ఫోటాన్ డిటెక్టర్లను అభివృద్ధి చేయడానికి చాలా సంవత్సరాలుగా కృషి చేస్తోంది. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఇప్పటికే బాగా పనిచేస్తున్న దానిని, ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న శాస్త్రవేత్తలు దశాబ్దానికి పైగా అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్‌కండక్టర్లతో సాధించడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు. ఈ అధ్యయనం కోసం ఉపయోగించిన YBCO నానోవైర్లలో, ఈ ప్రయత్నం ఇప్పుడు మొదటిసారిగా విజయవంతమైంది. "మా కొత్త ఆవిష్కరణలు, ప్రయోగాత్మకంగా ధృవీకరించదగిన కొత్త సైద్ధాంతిక వివరణలకు మరియు సాంకేతిక అభివృద్ధికి మార్గం సుగమం చేస్తాయి," అని షుక్ పరిశోధనా బృందానికి చెందిన సహ రచయిత మార్టిన్ వోల్ఫ్ అన్నారు.

పంపిన ప్రతి అభిప్రాయాన్ని మా సంపాదకులు నిశితంగా పర్యవేక్షిస్తారని మరియు తగిన చర్యలు తీసుకుంటారని మీరు నిశ్చింతగా ఉండవచ్చు. మీ అభిప్రాయాలు మాకు చాలా ముఖ్యం.

మీ ఇమెయిల్ చిరునామా, ఇమెయిల్ ఎవరు పంపారో గ్రహీతకు తెలియజేయడానికి మాత్రమే ఉపయోగించబడుతుంది. మీ చిరునామా గానీ, గ్రహీత చిరునామా గానీ మరే ఇతర ప్రయోజనం కోసం ఉపయోగించబడవు. మీరు నమోదు చేసే సమాచారం మీ ఇ-మెయిల్ సందేశంలో కనిపిస్తుంది మరియు అది Phys.org ద్వారా ఏ రూపంలోనూ నిల్వ చేయబడదు.

వారానికోసారి లేదా రోజూ వచ్చే అప్‌డేట్‌లను మీ ఇన్‌బాక్స్‌కు పొందండి. మీరు ఎప్పుడైనా అన్‌సబ్‌స్క్రైబ్ చేసుకోవచ్చు మరియు మేము మీ వివరాలను ఎవరితోనూ పంచుకోము.

ఈ సైట్ నావిగేషన్‌లో సహాయపడటానికి, మా సేవల వినియోగాన్ని విశ్లేషించడానికి మరియు మూడవ పక్షాల నుండి కంటెంట్‌ను అందించడానికి కుకీలను ఉపయోగిస్తుంది. మా సైట్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా, మీరు మా గోప్యతా విధానం మరియు వినియోగ నిబంధనలను చదివి, అర్థం చేసుకున్నారని అంగీకరిస్తున్నారు.