Fyzici vyvinuli supravodičový obvod, o ktorom si dlho mysleli, že je nemožný

Umelcov dojem supravodivého čipu. (TU Delft)

Výmenou klasického materiálu za materiál s jedinečnými kvantovými vlastnosťami vedci vytvorili asupravodivéobvod, ktorý je schopný výkonov, ktoré sa dlho považovali za nemožné.

Objav, ktorý urobili výskumníci z Nemecka, Holandska a USA, prevracia storočie uvažovania o povahe supravodivých obvodov a o tom, ako možno ich prúdy skrotiť a prakticky využiť.

Nízkoodpadové, vysokorýchlostné obvody založené na fyzike o supravodivosť predstavujú jedinečnú príležitosť posunúť technológiu superpočítačov na úplne novú úroveň.



Bohužiaľ, vlastnosti, vďaka ktorým je táto jednoduchá forma elektrického prúdu taká užitočná, tiež vytvárajú nekonečné výzvy pri navrhovaní supravodivých verzií bežných elektrických komponentov.

Vezmite si niečo také jednoduché ako a dióda , napríklad. Táto základná jednotka elektroniky je ako jednosmerný znak pre prúdy, ktorý poskytuje prostriedky na reguláciu, konverziu a ladenie pohybov elektrónov.

V supravodivých materiáloch sa identita týchto jednotlivých elektrónov zahmlieva, čo vedie k tzv Cooper páry , čo dáva každej častici v partnerstve schopnosť vyhnúť sa nárazu typickému elektrickému prúdu, ktorý oslabuje energiu.

Ale bez obvyklých zákonov odporu pri práci vedci neboli schopní prinútiť supravodivé elektróny cestovať jedným smerom, pretože vždy demonštrujú to, čo sa nazýva „recipročné“ správanie.

Tento základný predpoklad – že supravodivosť nemôže narušiť reciprocitu (aspoň nie bez manipulácie s magnetickým poľom) – pretrváva od samého začiatku štúdia v tejto oblasti.

Úprimne povedané, je to prekážka, bez ktorej sa inžinieri zaobídu.

„V 70-tych rokoch vedci z IBM vyskúšali myšlienku supravodivých výpočtov, ale museli zastaviť svoje úsilie: vo svojich dokumentoch na túto tému IBM spomína, že bez nerecipročnej supravodivosti je počítač bežiaci na supravodičoch nemožný,“ vysvetľujú vedci. v tlačové vyhlásenie na ich novom štúdiu.

Toto úsilie možno teraz bude potrebné prehodnotiť v dôsledku experimentu, ktorý ukazuje typ spojenia s kvantovým komponentom, ktorý je schopný nasmerovať aj Cooperove páry po jednosmernej ulici.

Josephsonove križovatky sú tenké pásiky nesupravodivého materiálu oddeľujúce dvojicu materiálov, ktoré sú supravodičmi. Ak je materiál dostatočne tenký, elektróny môžu preniknúť cez ne bez akejkoľvek starostlivosti.

Pod určitou úrovňou nemá tento „superprúd“ žiadne napätie. V kritickom bode sa objaví napätie, ktoré rýchlo osciluje vo vlnách, ktoré možno použiť v aplikáciách, ako je naprkvantové počítače.

Zaistenie, že tento prúd ide vždy len jedným smerom, bolo predtým možné prostredníctvom vonkajšieho magnetického poľa. Ale tím zistil, že ak by použili 2D mriežku založenú na kovovom nióbu, mohli by pole zlikvidovať a spoliehať sa výlučne na kvantové vlastnosti materiálu.

'Podarilo sa nám odlúpnuť len pár atómových vrstiev tohto Nb.'3Br8a vytvorte veľmi, veľmi tenký sendvič – hrubý len niekoľko atómových vrstiev – ktorý bol potrebný na výrobu Josephsonovej diódy a nebolo to možné s normálnymi 3D materiálmi,“ hovorí vedúci výskumník Mazhar Ali, fyzik z Delft University of Technology v Holandsku.

Tím je presvedčený, že zaškrtol všetky políčka potrebné na vytvorenie solídneho prípadu pre ich objav. Napriek tomu je ešte dlhá cesta, kým uvidíme supravodiče v srdci výpočtovej techniky novej generácie.

Po prvé, fenomén supravodivosti sa zvyčajne vyskytuje v materiáloch chladených tesne nad absolútnu nulu.

Niektoré supravodivé materiálysa dokáže vysporiadať s teplom, ale iba ak je vystavený šialenému tlaku.

Naučiť sa, ako Josephsonove spojenia založené na týchto nových kvantových bariérach fungujú pri vyšších teplotách a tlakoch, by mohlo nakoniec zmeniť hru – znížiť množstvo zariadení potrebného pre neuveriteľne efektívne superpočítače, aké svet ešte nevidel.

'To ovplyvní všetky druhy spoločenských a technologických aplikácií,' hovorí Alebo.

„Ak bolo 20. storočie storočím polovodičov, 21. storočie sa môže stať storočím supravodič .'

Tento výskum bol publikovaný v r Príroda .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.