Квантен бит од суперпроводник со висока температура - Spotfolio GmbH; Ко
Истражувачите предлагаат материјал за моќни и компактни квантни компјутери
Јулих, февруари 2020 година. Тие всушност имаа друга цел, но научниците од Јулих, Минстер и Москва најдоа начин со кој квантните компјутери може да го отворат патот кон специјализираните лаборатории и во поширока дистрибуција. Клучот за ова е материјал за квабити што не треба да се лади на апсолутна нула.
Во иднина, квантните компјутери треба да можат да решаваат одредени пресметки многу побрзо од најбрзите суперкомпјутери во светот. Ова може да биде корисно за широк спектар на проблеми, од оптимизирано управување со сообраќајот до дизајнирање на помоќни материјали до истражување на активни состојки за нови лекови. Сепак, квантните компјутери во моментов се достапни само како прототипови во лабораторија или за специјални апликации.
Паралелно се водат разни технолошки стратегии за реализација на помоќни квантни компјутери. Кубитите, битови на квантни компјутери, можат да се состојат од заробени јони или суперспроводни кола. Во двата случаи, потребни се комплексни системи за ладење кои ги доведуваат кубитите на температура од -273 ° C, што одговара на нешто повеќе од 0 Келвин. Тие се скапи како една семејна куќа и зафаќаат повеќе простор отколку голем фрижидер.
Истражувачите од Јулих, Минстер и Москва сега открија дека суперпроводничките кубити може не само да се направат од вообичаени суперпроводници со ниска температура, туку и од суперпроводници со висока температура, што значи дека ќе биде доволна многу поевтина технологија за ладење со големина на мал куфер. Исто така, треба да биде можно да се сместат поголем број вакви квибити на чип отколку порано и пресметковната брзина што може да се постигне треба да се зголеми со редови по големина. Последново делумно се должи на подолгиот животен век на возбудената состојба од најмалку 20 милисекунди на 5 Келвин.
Истражувачите околу проф. Рафал Дунин-Борковски, директор на институтите во Јулих, Ернст Руска-Центрум и Институтот Питер Гринберг, и јуни-Проф. Д-р Карстен Шук од Универзитетот во Минстер за компоненти за единици за откривање на фотони за кои треба да биде доволно пониското ладење. Таквите детектори се потребни за шифрирање на податоците со употреба на квантна криптографија. Работната група на Шак има долгогодишно искуство во развој на единечни фотонски детектори засновани на суперпроводници со ниска температура.
Основата на новиот детектор треба да биде наножицата направена од итриум-бариум-бакар оксид (YBCO), материјал што е суперспроводлив дури и под релативно топло 1.181,15 ° C. Јулих има долгогодишно искуство во производство на високо квалитетни тенки филмови од овој високо-температурен суперпроводник и има уникатни уреди и методи, од кои некои се развиени дома. Истражувачите во Јулих користеле фокусиран јонски зрак за да ги исечат потребните жици во форма од тенки слоеви.
„Експериментиравме со наножици со различна ширина, оставивме фотони да ги погодат и да го измерат отпорот што го создава во суперпроводникот“, известува физичарот др Метвеј tiати, кој првично го истражуваше проектот во Минстер, а подоцна и во Јулих. Откривањето на фотоните се базира на овој принцип. „Но, резултатите со ширина под 100 нанометри не ги исполнија нашите очекувања.
Како што се испостави, квантните ефекти се појавуваат на 12-13 Келвин: Суперспроводливиот наножица зема само избрани енергетски состојби. Овие можат да се користат за кодирање на информации. Со конвенционалните квантни битови, потребни се неколку стотици пати пониски температури, што е многу потешко да се постигнат.
„Нашите резултати беа толку изненадувачки што тешко можевме да веруваме во тоа самите“, се сеќава физичарите од Јулих, др. Ирина Гундарева. Но, мерењата на крајот ги убедија првично скептичните рецензенти за објавувањето на резултатите во „Комуникации на природата“.
Истражувачите ќе ја продолжат својата работа на нано-жиците YBCO и планираат да развијат суперспроводливи квантни кола засновани на наножици во следните години, со крајна цел да се направи компактен десктоп квантен компјутер. Покрај тоа, тие ја извршуваат својата цел за нови суперспроводливи единици за откривање на фотони кои можат да се ладат со компактни криокулери. Испитаните нано жици YBCO исто така се покажаа како соодветни за ова и покажаа значителни предности во однос на постојната технологија во однос на потребната температура на ладење и временската резолуција на сигналот.
Дополнителни информации: https://www.fz-juelich.de/