Sự phát triển của một máy tính lượng tử có thể giải quyết các vấn đề mà máy tính cổ điển chỉ có thể giải quyết được bằng nỗ lực lớn hoặc không thể giải quyết được—đây là mục tiêu hiện đang được ngày càng nhiều nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới theo đuổi. Lý do: Các hiệu ứng lượng tử, bắt nguồn từ thế giới của các hạt và cấu trúc nhỏ nhất, cho phép nhiều ứng dụng công nghệ mới. Cái gọi là chất siêu dẫn, cho phép xử lý thông tin và tín hiệu theo các định luật của cơ học lượng tử, được coi là các thành phần đầy hứa hẹn để hiện thực hóa máy tính lượng tử. Tuy nhiên, một điểm khó khăn của các nanocấu trúc siêu dẫn là chúng chỉ hoạt động ở nhiệt độ rất thấp và do đó khó đưa vào ứng dụng thực tế. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Münster và Forschungszentrum Jülich hiện đã lần đầu tiên chứng minh được cái gọi là lượng tử hóa năng lượng trong các nanowires được làm từ các siêu dẫn nhiệt độ cao—tức là các siêu dẫn, trong đó nhiệt độ được nâng lên dưới mức mà các hiệu ứng cơ học lượng tử chiếm ưu thế. Sau đó, nanowire siêu dẫn chỉ có các trạng thái năng lượng được chọn có thể được sử dụng để mã hóa thông tin. Trong các siêu dẫn nhiệt độ cao, các nhà nghiên cứu cũng có thể quan sát lần đầu tiên sự hấp thụ của một photon đơn lẻ, một hạt ánh sáng dùng để truyền thông tin.
“Một mặt, kết quả của chúng tôi có thể đóng góp vào việc sử dụng công nghệ làm mát được đơn giản hóa đáng kể trong các công nghệ lượng tử trong tương lai, mặt khác, chúng cung cấp cho chúng ta những hiểu biết hoàn toàn mới về các quá trình chi phối các trạng thái siêu dẫn và động lực học của chúng, những điều vẫn chưa được hiểu rõ”, trưởng nhóm nghiên cứu Jun. Giáo sư Carsten Schuck từ Viện Vật lý tại Đại học Münster nhấn mạnh. Do đó, các kết quả có thể có liên quan đến sự phát triển của các loại công nghệ máy tính mới. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.
Các nhà khoa học đã sử dụng các siêu dẫn được làm từ các nguyên tố ytri, bari, đồng oxit và oxy, hay gọi tắt là YBCO, từ đó họ chế tạo ra những sợi dây mỏng vài nanomet. Khi những cấu trúc này dẫn dòng điện, động lực học vật lý được gọi là 'trượt pha' xảy ra. Trong trường hợp của các sợi nano YBCO, sự biến động của mật độ hạt mang điện gây ra sự thay đổi trong siêu dòng điện. Các nhà nghiên cứu đã điều tra các quá trình trong các sợi nano ở nhiệt độ dưới 20 Kelvin, tương ứng với âm 253 độ C. Kết hợp với các phép tính mô hình, họ đã chứng minh được sự lượng tử hóa các trạng thái năng lượng trong các sợi nano. Nhiệt độ mà các sợi đi vào trạng thái lượng tử được tìm thấy ở mức 12 đến 13 Kelvin—nhiệt độ cao hơn hàng trăm lần so với nhiệt độ cần thiết cho các vật liệu thường được sử dụng. Điều này cho phép các nhà khoa học sản xuất các bộ cộng hưởng, tức là các hệ thống dao động được điều chỉnh theo tần số cụ thể, với tuổi thọ dài hơn nhiều và duy trì trạng thái cơ học lượng tử lâu hơn. Đây là điều kiện tiên quyết cho sự phát triển lâu dài của các máy tính lượng tử ngày càng lớn hơn.
Các thành phần quan trọng khác cho sự phát triển của công nghệ lượng tử, nhưng cũng có khả năng cho chẩn đoán y khoa, là các máy dò có thể ghi lại ngay cả các photon đơn. Nhóm nghiên cứu của Carsten Schuck tại Đại học Münster đã làm việc trong nhiều năm để phát triển các máy dò photon đơn như vậy dựa trên các chất siêu dẫn. Những gì đã hoạt động tốt ở nhiệt độ thấp, các nhà khoa học trên toàn thế giới đã cố gắng đạt được với các chất siêu dẫn nhiệt độ cao trong hơn một thập kỷ. Trong các dây nano YBCO được sử dụng cho nghiên cứu, nỗ lực này hiện đã thành công lần đầu tiên. Đồng tác giả Martin Wolff từ nhóm nghiên cứu Schuck cho biết: "Những phát hiện mới của chúng tôi mở đường cho các mô tả lý thuyết mới có thể xác minh được bằng thực nghiệm và các phát triển công nghệ".
Bạn có thể yên tâm rằng các biên tập viên của chúng tôi sẽ theo dõi chặt chẽ mọi phản hồi được gửi đến và sẽ thực hiện các hành động thích hợp. Ý kiến của bạn rất quan trọng đối với chúng tôi.
Địa chỉ email của bạn chỉ được sử dụng để cho người nhận biết ai đã gửi email. Địa chỉ email của bạn hoặc địa chỉ email của người nhận sẽ không được sử dụng cho bất kỳ mục đích nào khác. Thông tin bạn nhập sẽ xuất hiện trong tin nhắn email của bạn và không được Phys.org lưu giữ dưới bất kỳ hình thức nào.
Nhận thông tin cập nhật hàng tuần và/hoặc hàng ngày được gửi đến hộp thư đến của bạn. Bạn có thể hủy đăng ký bất kỳ lúc nào và chúng tôi sẽ không bao giờ chia sẻ thông tin chi tiết của bạn cho bên thứ ba.
Trang web này sử dụng cookie để hỗ trợ điều hướng, phân tích việc bạn sử dụng dịch vụ của chúng tôi và cung cấp nội dung từ bên thứ ba. Bằng cách sử dụng trang web của chúng tôi, bạn thừa nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách bảo mật và Điều khoản sử dụng của chúng tôi.
Thời gian đăng: 07-04-2020