Nahrazením klasického materiálu materiálem s jedinečnými kvantovými vlastnostmi vytvořili fyzici supravodivý obvod schopný výkonů, které se dlouho považovaly za nemožné.
Objev, který učinili vědci z Německa, Nizozemska a Spojených států, převrací letité představy o povaze supravodivých obvodů a o tom, jak lze jejich proudy využít a nalézt praktické aplikace. Nízkoodpadové vysokorychlostní obvody založené na fyzice supravodivosti poskytují vynikající příležitost posunout technologii superpočítačů na novou úroveň.
Bohužel vlastnosti, které činí tuto lehkou formu elektrického proudu tak pohodlnou, představují nekonečné výzvy při navrhování supravodivých verzí běžných elektrických součástek.
Vezměte si například něco jednoduchého, jako je dioda. Tato základní jednotka elektroniky je jako jednosměrná značka pro proudy, která poskytuje prostředky pro regulaci, přeměnu a ladění pohybu elektronů.
V supravodivých materiálech se identita těchto jednotlivých elektronů rozmazává, což vede k partnerům nazývaným Cooperovy páry, což dává každé částici v partnerství šanci uniknout otřesu typičtějšího elektrického proudu, který odčerpává energii. Ale bez obvyklých zákonů odporu nebyli fyzici schopni přimět supravodivé elektrony, aby se pohybovaly stejným směrem, protože vždy vykazují to, čemu se říká "reciproční" chování.
Tento základní předpoklad, že supravodivost není schopna prolomit reciprocitu (alespoň bez manipulace s magnetickým polem), přetrvává od počátku výzkumu v této oblasti. Upřímně řečeno, toto je překážka, bez které se inženýři obejdou.
Toto úsilí může být nyní nutné přehodnotit po experimentu, který ukazuje typ spojení s kvantovou komponentou schopnou nasměrovat i Cooperovy páry jednosměrnou ulicí. Josephsonovy spoje jsou tenké proužky nesupravodivého materiálu oddělující dvojici supravodivých materiálů. Pokud je materiál dostatečně tenký, mohou jím elektrony procházet bez překážek. Pod určitou úrovní nemá tento nadproud žádné napětí. V kritickém bodě se objeví napětí, které rychle osciluje ve vlnách, což lze použít v aplikacích, jako jsou kvantové počítače.
Zajistit, aby tento proud protékal vždy pouze jedním směrem, bylo dříve možné pomocí vnějšího magnetického pole. Ale tým zjistil, že kdyby použili dvourozměrnou mřížku založenou na kovovém niobu, mohli by se obejít bez pole a spoléhat se pouze na kvantové vlastnosti materiálu.
Tým je přesvědčen, že zaškrtli všechna políčka potřebná k doložení svého objevu. Je však ještě dlouhá cesta, než uvidíme supravodiče v srdci další generace výpočetní techniky.
Můžete pomoci Ukrajině v boji proti ruským vetřelcům. Nejlepším způsobem, jak toho dosáhnout, je darovat finanční prostředky ozbrojeným silám Ukrajiny prostřednictvím Zachraňte život nebo přes oficiální stránku NBÚ.
Přečtěte si také:
- Astrofyzici tvrdí, že „planetární mysl“ existuje…. ale na Zemi žádný není
- Ukrajinský vesmírný startup vyvíjí vybavení pro vojenské potřeby