ابررسانای جدید می‌تواند راه را برای رایانه‌های کوانتومی هموار کند

یک تیم بین المللی از محققان، حالت خاصی از ابررسانایی را ایجاد کرده اند که می تواند توسط مغناطیس کنترل شود، این کشف می تواند توسعه کامپیوترهای کوانتومی را افزایش دهد.

یک تیم بین المللی شامل محققان دانشگاه وورزبورگ موفق به ایجاد حالت خاصی از ابررسانایی شده است، این کشف می تواند توسعه کامپیوترهای کوانتومی را افزایش دهد.

مقاله ای که در مورد این تحقیق بحث می کند در Nature Physics با عنوان ابرجریان قابل تنظیم مغناطیسی در اتصالات جوزفسون عایق توپولوژیکی مغناطیسی رقیق منتشر شده است.

ابررساناها موادی هستند که می توانند الکتریسیته را بدون مقاومت الکتریکی هدایت کنند و آنها را به ماده پایه ایده آل برای قطعات الکترونیکی در دستگاه های MRI، قطارهای شناور مغناطیسی و حتی شتاب دهنده های ذرات تبدیل می کند.

با این حال، ابررساناهای معمولی به راحتی توسط مغناطیس مختل می شوند. یک گروه بین المللی از محققان اکنون موفق به ساخت یک دستگاه هیبریدی متشکل از یک ابررسانای نزدیک به پایداری شده اند که توسط مغناطیس تقویت شده و عملکرد آن به طور خاص قابل کنترل است.

آنها ابررسانا را با یک ماده نیمه هادی خاص که به عنوان عایق توپولوژیکی شناخته می شود ترکیب کردند، عایق های توپولوژیکی موادی هستند که الکتریسیته را در سطح خود هدایت می کنند اما در داخل آن جریان ندارند.

پروفسور چارلز گولد، فیزیکدان موسسه عایق های توپولوژیکی در دانشگاه وورزبورگ (JMU) توضیح داد که این به دلیل ساختار توپولوژیکی منحصر به فرد آنها است، یعنی آرایش ویژه الکترون ها.

نکته جالب این است که می‌توانیم عایق‌های توپولوژیکی را با اتم‌های مغناطیسی تجهیز کنیم تا بتوان آنها را توسط آهنربا کنترل کرد.

ابررساناها و عایق های توپولوژیکی برای تشکیل یک اتصال به اصطلاح جوزفسون، اتصال بین دو ابررسانا که توسط یک لایه نازک از مواد غیر ابررسانا از هم جدا شده اند، جفت شدند، گولد گفت: این به ما امکان داد تا خواص ابررسانایی و نیمه هادی ها را با هم ترکیب کنیم... بنابراین ما مزایای یک ابررسانا را با قابلیت کنترل عایق توپولوژیکی ترکیب می کنیم.

با استفاده از یک میدان مغناطیسی خارجی، اکنون می‌توانیم ویژگی‌های ابررسانا را دقیقاً کنترل کنیم، این یک پیشرفت واقعی در فیزیک کوانتومی است!

رویارویی ابر رسانایی با مغناطیس

این ترکیب خاص یک حالت عجیب و غریب ایجاد می کند که در آن ابررسانایی و مغناطیس با هم ترکیب می شوند معمولاً اینها پدیده های متضادی هستند که به ندرت با هم وجود دارند و این حالت به عنوان حالت Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (p-FFLO) ناشی از مجاورت شناخته می شود.

ابر رسانای جدید با عملکرد کنترل می‌تواند برای کاربردهای عملی، مانند توسعه رایانه‌های کوانتومی، مهم باشد و برخلاف رایانه‌های معمولی، رایانه‌های کوانتومی نه بر اساس بیت‌ها، بلکه بر روی بیت‌های کوانتومی (کیوبیت‌ها) هستند که می‌توانند نه تنها دو بلکه چندین حالت را به طور همزمان در نظر بگیرند.

گولد، فیزیکدان توضیح داد: مشکل این است که بیت‌های کوانتومی در حال حاضر بسیار ناپایدار هستند، زیرا به تأثیرات خارجی، مانند میدان‌های الکتریکی یا مغناطیسی، بسیار حساس هستند.

کشف ما می تواند به تثبیت بیت های کوانتومی کمک کند تا در آینده بتوان از آنها در کامپیوترهای کوانتومی استفاده کرد.

تیم تحقیقات کوانتومی بین المللی

این تحقیق تجربی توسط تیمی از کرسی فیزیک تجربی III پروفسور لورن دبلیو مولنکامپ در وورزبورگ انجام شد. این با همکاری نزدیک با کارشناسان نظری از گروه پروفسور F. Sebastian Bergeret از مرکز فیزیک مواد (CFM) در سن سباستین، اسپانیا و پروفسور Teun M. Klapwijk از دانشگاه صنعتی دلفت در هلند انجام شد.

این گروه تحقیقاتی بین‌المللی توسط Cluster of Excellence ct.qmat (پیچیدگی و توپولوژی در مواد کوانتومی)، بنیاد تحقیقات آلمان (DFG)، ایالت آزاد باواریا، آژانس اسپانیایی Estatal de Investigación (AEI)، تحقیقات اروپایی تأمین مالی شد. (برنامه Horizon 2020 و برنامه کمک هزینه پیشرفته اتحادیه اروپا ERC)

به نظر می رسد که یک روز مشکل دما، تنها مشکل اصلی باقی می ماند.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.