Fizycy opracowali obwód nadprzewodzący, o którym zawsze myśleli, że jest niemożliwy

Wymieniając klasyczną substancję na taką o wyjątkowych właściwościach kwantowych, naukowcy stworzyli obwód nadprzewodzący, który jest w stanie dokonać wyczynów od dawna uważanych za niemożliwe.

Odkrycie dokonane przez naukowców z Niemiec, Holandii i Stanów Zjednoczonych zmienia wiek myślenia o naturze obwodów nadprzewodzących oraz o tym, jak ich prądy można okiełznać i wykorzystać w praktyce.

Niskoodpadowe, szybkie obwody oparte na fizyce nadprzewodników stanowią doskonałą okazję do przeniesienia technologii superkomputerów na zupełnie nowy poziom.

Niestety właściwości, które sprawiają, że ta łatwa w użyciu forma prądu elektrycznego, stwarzają również nieskończone wyzwania w projektowaniu nadprzewodzących wersji popularnych komponentów elektrycznych.

Weź coś tak prostego jak plik podwójna próżnia, na przykład. Ta podstawowa jednostka elektroniki jest jednokierunkowym sygnałem prądów, zapewniającym środki do regulowania, przekształcania i dostrajania ruchów elektronów.

W materiałach nadprzewodzących tożsamość tych pojedynczych elektronów zanika, co powoduje, że partnerzy nazywani są Pary miedzianedając każdej cząstce w partnerstwie możliwość uniknięcia zmagania się z wyczerpywaniem energii przez typowy prąd elektryczny.

Ale bez zwykłych praw oporu w działaniu, naukowcy nie mogliby skierować elektronów nadprzewodzących w jednym kierunku, ponieważ prawie zawsze wykazują one tak zwane „wzajemne” zachowanie.

To podstawowe założenie – że nadprzewodnictwo nie może naruszać wzajemności (przynajmniej nie bez manipulacji polem magnetycznym) – utrzymywało się od początku badań w regionie.

Szczerze mówiąc, jest to przeszkoda, bez której inżynierowie mogą się obejść.

„W latach 70. naukowcy z IBM eksperymentowali z ideą obliczeń nadprzewodzących, ale musieli przerwać swoje wysiłki: w swoich artykułach na ten temat IBM stwierdził, że bez nieprzemiennego nadprzewodnictwa komputer działający na nadprzewodnikach byłby niemożliwy”. wyjaśniają naukowcy. w informacja prasowa w swoim nowym badaniu.

Te wysiłki mogą teraz wymagać ponownego rozważenia po eksperymencie, który pokazuje rodzaj sprzężenia z komponentem kwantowym zdolnym do wskazywania par Coopera w jednym kierunku.

Skrzyżowania Josephsona Cienkie paski materiału nieprzewodzącego, które oddzielają parę materiałów nadprzewodzących. Jeśli materiał jest wystarczająco cienki, elektrony mogą się przez niego poruszać bez obawy o świat.

Poniżej pewnego poziomu nie ma napięcia dla tego „ultraprądu”. W krytycznym punkcie pojawia się napięcie, które szybko oscyluje w postaci fal, które można wykorzystać w aplikacjach takich jak komputery kwantowe.

Wcześniej można było zapewnić, że prąd ten płynie tylko w jednym kierunku przez zewnętrzne pole magnetyczne. Jednak zespół odkrył, że gdyby użyli dwuwymiarowej sieci opartej na metalicznym niobie, mogliby pozbyć się pola i polegać wyłącznie na właściwościach kwantowych materiału.

„Udało nam się odkleić tylko kilka warstw atomowych z tej notatki₃ty₈ i wykonał bardzo cienką kanapkę – o grubości kilku warstw atomowych – która była niezbędna do wykonania diody Josephsona i nie była możliwa przy użyciu zwykłych materiałów 3D.” Mówi Główny badacz Mazhar Ali Alfizyk z Delft University of Technology w Holandii.

Zespół jest przekonany, że zaznaczył wszystkie pola wymagane do przedstawienia mocnych argumentów za swoim odkryciem. Jednak przed nami jeszcze długa droga, zanim zobaczymy nadprzewodniki w sercu komputerów nowej generacji.

Po pierwsze, zjawisko nadprzewodnictwa zwykle występuje w materiałach schłodzonych nieco powyżej zera absolutnego.

Niektóre materiały nadprzewodzące mogą wytrzymać ciepło, ale tylko wtedy, gdy zostaną poddane ogromnej presji.

Dowiedzenie się, jak złącza Josephsona oparte na tych nowych barierach kwantowych działają w wyższych temperaturach i ciśnieniach, może ostatecznie zmienić zasady gry — zmniejszając ilość sprzętu potrzebnego do niezwykle wydajnych superkomputerów, jakich świat nigdy wcześniej nie widział.

„Wpłynie to na wszelkiego rodzaju zastosowania społeczne i technologiczne” Mówi na mnie.

„Jeśli XX wiek jest wiekiem półprzewodników, to wiek XXI może stać się wiekiem nadprzewodnik. „

To badanie zostało opublikowane w charakter temperamentu.