Klasik bilgisayarların ancak büyük çaba sarf ederek veya hiç çözemediği problemleri çözebilen bir kuantum bilgisayarın geliştirilmesi, şu anda dünya çapında giderek artan sayıda araştırma ekibinin peşinde olduğu hedeftir. Bunun nedeni: En küçük parçacıklar ve yapılar dünyasından kaynaklanan kuantum etkileri, birçok yeni teknolojik uygulamayı mümkün kılıyor. Kuantum mekaniği yasalarına göre bilgi ve sinyallerin işlenmesine olanak sağlayan süperiletkenler, kuantum bilgisayarların gerçekleştirilmesi için umut vadeden bileşenler olarak kabul ediliyor. Bununla birlikte, süperiletken nanoyapıların bir dezavantajı, yalnızca çok düşük sıcaklıklarda işlev görmeleri ve bu nedenle pratik uygulamalara sokulmalarının zor olmasıdır.
Münster Üniversitesi ve Forschungszentrum Jülich'teki araştırmacılar, ilk kez yüksek sıcaklık süperiletkenlerinden yapılmış nanotel tellerinde enerji kuantizasyonu olarak bilinen olayı gösterdiler. Yani, sıcaklığın kuantum mekaniksel etkilerin baskın olduğu seviyenin altına yükseltildiği süperiletkenlerde, süperiletken nanotel yalnızca bilgi kodlamak için kullanılabilecek seçilmiş enerji durumlarını alır. Araştırmacılar ayrıca, yüksek sıcaklık süperiletkenlerinde, bilgi iletmek için kullanılan bir ışık parçacığı olan tek bir fotonun emilimini de ilk kez gözlemleyebildiler.
Münster Üniversitesi Fizik Enstitüsü'nden araştırma lideri Doç. Dr. Carsten Schuck, "Bir yandan sonuçlarımız gelecekte kuantum teknolojilerinde önemli ölçüde basitleştirilmiş soğutma teknolojisinin kullanımına katkıda bulunabilirken, diğer yandan da henüz tam olarak anlaşılamayan süper iletken durumları ve dinamiklerini yöneten süreçlere dair tamamen yeni bilgiler sunuyor" diye vurguluyor. Bu nedenle sonuçlar, yeni tip bilgisayar teknolojilerinin geliştirilmesi için önemli olabilir. Çalışma, Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Bilim insanları, itriyum, baryum, bakır oksit ve oksijen elementlerinden (kısaca YBCO) yapılmış süperiletkenler kullanarak birkaç nanometre kalınlığında teller ürettiler. Bu yapılar elektrik akımı ilettiğinde, 'faz kaymaları' adı verilen fiziksel dinamikler meydana gelir. YBCO nanotel durumunda, yük taşıyıcı yoğunluğundaki dalgalanmalar süper akımda değişikliklere neden olur. Araştırmacılar, nanotel içindeki süreçleri 20 Kelvin'in altındaki sıcaklıklarda (eksi 253 santigrat dereceye karşılık gelir) incelediler. Model hesaplamalarıyla birlikte, nanotel içindeki enerji durumlarının kuantumlanmasını gösterdiler. Tellerin kuantum durumuna girdiği sıcaklığın 12 ila 13 Kelvin olduğu bulundu; bu sıcaklık, normalde kullanılan malzemeler için gereken sıcaklıktan birkaç yüz kat daha yüksektir. Bu, bilim insanlarının çok daha uzun ömürlü rezonatörler, yani belirli frekanslara ayarlanmış salınım sistemleri üretmelerini ve kuantum mekanik durumlarını daha uzun süre korumalarını sağladı. Bu, giderek daha büyük kuantum bilgisayarların uzun vadeli gelişimi için bir ön koşuldur.
Kuantum teknolojilerinin geliştirilmesi ve potansiyel olarak tıbbi teşhis için de önemli bileşenlerden biri, tek fotonları bile algılayabilen dedektörlerdir. Münster Üniversitesi'ndeki Carsten Schuck'un araştırma grubu, süperiletkenlere dayalı bu tür tek foton dedektörleri geliştirmek için birkaç yıldır çalışıyor. Düşük sıcaklıklarda zaten iyi çalışan bu yöntem, dünyanın dört bir yanındaki bilim insanları tarafından on yıldan fazla bir süredir yüksek sıcaklık süperiletkenleriyle de gerçekleştirilmeye çalışılıyor. Çalışmada kullanılan YBCO nanotel tellerinde bu girişim ilk kez başarıyla sonuçlandı. Schuck araştırma grubundan ortak yazar Martin Wolff, "Yeni bulgularımız, deneysel olarak doğrulanabilir yeni teorik tanımlamalar ve teknolojik gelişmelerin önünü açıyor" diyor.
Editörlerimizin gönderilen her geri bildirimi yakından takip ettiğinden ve gerekli önlemleri alacağından emin olabilirsiniz. Görüşleriniz bizim için önemlidir.
E-posta adresiniz yalnızca alıcının e-postayı kimin gönderdiğini bilmesini sağlamak için kullanılır. Ne sizin adresiniz ne de alıcının adresi başka hiçbir amaçla kullanılmayacaktır. Girdiğiniz bilgiler e-posta mesajınızda görünecek ve Phys.org tarafından hiçbir şekilde saklanmayacaktır.
Haftalık ve/veya günlük güncellemeleri e-posta kutunuza alın. İstediğiniz zaman aboneliğinizi iptal edebilirsiniz ve bilgilerinizi asla üçüncü taraflarla paylaşmayacağız.
Bu site, gezinmeyi kolaylaştırmak, hizmetlerimizi kullanımınızı analiz etmek ve üçüncü taraflardan içerik sağlamak için çerezler kullanmaktadır. Sitemizi kullanarak Gizlilik Politikamızı ve Kullanım Şartlarımızı okuduğunuzu ve anladığınızı kabul etmiş olursunuz.
Yayın tarihi: 07.08.2020