Ved å erstatte et klassisk materiale med et materiale med unike kvanteegenskaper, har fysikere skapt en superledende krets som er i stand til bragder som lenge trodde umulig.
Oppdagelsen, gjort av forskere fra Tyskland, Nederland og USA, omstøter eldgamle ideer om naturen til superledende kretser og hvordan deres strømmer kan utnyttes og finne praktiske anvendelser. Lavavfallskretser med høy hastighet basert på superledningsfysikken gir en utmerket mulighet til å ta superdatamaskinteknologi til et nytt nivå.
Dessverre utgjør egenskapene som gjør denne lette formen for elektrisk strøm så praktisk uendelige utfordringer i utformingen av superledende versjoner av vanlige elektriske komponenter.
Ta for eksempel noe enkelt, for eksempel en diode. Denne grunnleggende elektronikkenheten er som et enveisskilt for strømmer, og gir et middel til å regulere, konvertere og justere elektronenes bevegelse.
I superledende materialer blir identiteten til disse individuelle elektronene uskarpe, noe som resulterer i partnere kalt Cooper-par, som gir hver partikkel i partnerskapet en sjanse til å unnslippe den energi-drenerende støtet av en mer typisk elektrisk strøm. Men uten de vanlige motstandslovene har fysikere ikke vært i stand til å få superledende elektroner til å bevege seg i samme retning fordi de alltid viser det som kalles "gjensidig" oppførsel.
Denne grunnleggende antagelsen om at superledning ikke er i stand til å bryte gjensidighet (i det minste uten manipulering av magnetfeltet) har vedvart siden begynnelsen av forskningen på dette feltet. Ærlig talt er dette et hinder som ingeniører kan klare seg uten.
Denne innsatsen må nå ses på nytt etter et eksperiment som viser en type sammenheng med en kvantekomponent som er i stand til å lede til og med Cooper-par nedover en enveiskjørt gate. Josephson-kryss er tynne strimler av ikke-superledende materiale som skiller et par superledende materialer. Hvis materialet er tynt nok, kan elektroner passere uhindret gjennom det. Under et visst nivå har denne overstrømmen ingen spenning. På det kritiske punktet oppstår en spenning som raskt svinger i bølger, som kan brukes i applikasjoner som kvantedatamaskiner.
Å sikre at denne strømmen alltid flyter i bare én retning var tidligere mulig med et eksternt magnetfelt. Men teamet fant ut at hvis de brukte et todimensjonalt gitter basert på niobmetall, kunne de kvitte seg med feltet og stole utelukkende på materialets kvanteegenskaper.
Teamet er sikre på at de har krysset av i alle boksene som trengs for å underbygge oppdagelsen. Det er imidlertid en lang vei å gå før vi ser superledere i hjertet av neste generasjons databehandling.
Du kan hjelpe Ukraina med å kjempe mot de russiske inntrengerne. Den beste måten å gjøre dette på er å donere midler til Ukrainas væpnede styrker gjennom Redd livet eller via den offisielle siden NBU.
Les også:
- Astrofysikere hevder at det eksisterer et "planetarisk sinn". men det er ingen på jorden
- Ukrainsk romoppstart utvikler utstyr for militære behov