เทคโนโลยีควอนตัม: ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับกระบวนการตัวนำยิ่งยวด

การพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถแก้ปัญหาได้ ซึ่งคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกสามารถแก้ไขได้ด้วยความพยายามอย่างมากหรือไม่สามารถแก้ไขได้เลย นี่คือเป้าหมายที่กำลังได้รับการแสวงหาในปัจจุบันโดยทีมนักวิจัยจำนวนมากทั่วโลก เหตุผล: เอฟเฟกต์ควอนตัมซึ่งมีต้นกำเนิดจากโลกของอนุภาคและโครงสร้างที่เล็กที่สุด ช่วยให้เกิดการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่ๆ มากมาย ตัวนำยิ่งยวด ซึ่งช่วยให้ประมวลผลข้อมูลและสัญญาณตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัม ถือเป็นส่วนประกอบที่มีแนวโน้มดีในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม อย่างไรก็ตาม จุดติดขัดของโครงสร้างนาโนตัวนำยิ่งยวดก็คือ มันทำงานได้เฉพาะที่อุณหภูมิต่ำมากเท่านั้น ดังนั้นจึงยากต่อการนำไปใช้ในทางปฏิบัติ googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมุนสเตอร์และ Forschungszentrum Jülich ได้สาธิตสิ่งที่เรียกว่าการวัดปริมาณพลังงานในนาโนไวร์ที่ทำจากตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงเป็นครั้งแรก กล่าวคือ ตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูงกว่าที่ผลของกลศาสตร์ควอนตัมจะเด่นชัด นาโนไวร์ตัวนำยิ่งยวดจึงใช้สถานะพลังงานที่เลือกไว้เท่านั้นเพื่อใช้เข้ารหัสข้อมูล ในตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง นักวิจัยยังสามารถสังเกตการดูดซับโฟตอนเดี่ยว ซึ่งเป็นอนุภาคแสงที่ทำหน้าที่ส่งข้อมูลได้เป็นครั้งแรกอีกด้วย

“ในแง่หนึ่ง ผลการศึกษาของเราอาจสนับสนุนการใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนที่เรียบง่ายกว่ามากในเทคโนโลยีควอนตัมในอนาคต และในอีกแง่หนึ่ง ผลการศึกษายังให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ แก่เราเกี่ยวกับกระบวนการที่ควบคุมสถานะตัวนำยิ่งยวดและพลวัตของสถานะเหล่านั้น ซึ่งยังคงไม่มีใครเข้าใจ” ศาสตราจารย์ Carsten Schuck หัวหน้าคณะศึกษาวิจัย Jun จากสถาบันฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัย Münster กล่าวเน้นย้ำ ดังนั้น ผลการศึกษานี้อาจเกี่ยวข้องกับการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ประเภทใหม่ การศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications

นักวิทยาศาสตร์ใช้ตัวนำยิ่งยวดที่ทำจากธาตุอิตเทรียม แบเรียม คอปเปอร์ออกไซด์ และออกซิเจน หรือเรียกสั้นๆ ว่า YBCO ซึ่งพวกเขาใช้สร้างสายไฟขนาดนาโนเมตรบางๆ เพียงไม่กี่เส้น เมื่อโครงสร้างเหล่านี้มีกระแสไฟฟ้า จะเกิดไดนามิกทางกายภาพที่เรียกว่า "เฟสสลิป" ในกรณีของสายนาโน YBCO ความผันผวนของความหนาแน่นของตัวพาประจุทำให้กระแสยิ่งยวดเปลี่ยนแปลงไป นักวิจัยศึกษากระบวนการในสายนาโนที่อุณหภูมิต่ำกว่า 20 เคลวิน ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิลบ 253 องศาเซลเซียส เมื่อใช้ร่วมกับการคำนวณแบบจำลอง พวกเขาได้สาธิตการหาปริมาณสถานะพลังงานในสายนาโน อุณหภูมิที่สายเข้าสู่สถานะควอนตัมพบว่าอยู่ที่ 12 ถึง 13 เคลวิน ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิที่จำเป็นสำหรับวัสดุที่ใช้ตามปกติหลายร้อยเท่า ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถผลิตเรโซเนเตอร์ได้ นั่นคือ ระบบสั่นที่ปรับความถี่เฉพาะ ซึ่งมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นมาก และรักษาสถานะกลศาสตร์ควอนตัมได้นานขึ้น นี่เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใหญ่ขึ้นอย่างต่อเนื่องในระยะยาว

ส่วนประกอบที่สำคัญเพิ่มเติมสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัม รวมถึงอาจรวมถึงการวินิจฉัยทางการแพทย์ด้วย ได้แก่ ตัวตรวจจับที่สามารถตรวจจับโฟตอนเดี่ยวได้ กลุ่มวิจัยของ Carsten Schuck ที่มหาวิทยาลัย Münster ได้ทำงานเพื่อพัฒนาตัวตรวจจับโฟตอนเดี่ยวดังกล่าวโดยใช้ตัวนำยิ่งยวดมาหลายปีแล้ว นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกพยายามทำสิ่งนี้ให้ได้ผลดีในอุณหภูมิต่ำด้วยตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงมานานกว่าทศวรรษแล้ว ในนาโนไวร์ YBCO ที่ใช้ในการศึกษา ความพยายามนี้ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกแล้ว “การค้นพบใหม่ของเราปูทางไปสู่คำอธิบายทางทฤษฎีที่พิสูจน์ได้ทางการทดลองและการพัฒนาด้านเทคโนโลยีใหม่ๆ” Martin Wolff ผู้เขียนร่วมจากกลุ่มวิจัย Schuck กล่าว

คุณสามารถมั่นใจได้ว่าบรรณาธิการของเราจะตรวจสอบคำติชมที่ส่งมาอย่างใกล้ชิดและจะดำเนินการที่เหมาะสม ความคิดเห็นของคุณมีความสำคัญต่อเรา

ที่อยู่อีเมลของคุณจะถูกใช้เพื่อแจ้งให้ผู้รับทราบว่าใครเป็นผู้ส่งอีเมลเท่านั้น ที่อยู่อีเมลของคุณและผู้รับจะไม่ถูกนำไปใช้เพื่อจุดประสงค์อื่นใด ข้อมูลที่คุณป้อนจะปรากฏในข้อความอีเมลของคุณและ Phys.org จะไม่เก็บข้อมูลนี้ไว้ในรูปแบบใดๆ

รับข้อมูลอัปเดตรายสัปดาห์และ/หรือรายวันส่งไปยังกล่องจดหมายของคุณ คุณสามารถยกเลิกการสมัครรับข้อมูลได้ตลอดเวลา และเราจะไม่เปิดเผยข้อมูลของคุณให้บุคคลที่สามทราบ

ไซต์นี้ใช้คุกกี้เพื่อช่วยในการนำทาง วิเคราะห์การใช้บริการของเรา และนำเสนอเนื้อหาจากบุคคลที่สาม เมื่อคุณใช้ไซต์ของเรา แสดงว่าคุณรับทราบว่าได้อ่านและเข้าใจนโยบายความเป็นส่วนตัวและข้อกำหนดการใช้งานของเราแล้ว