Fizikusok a Forschungszentrum Jülich és a Karlsruhe Institute of Technology munkatársai áttörő felfedezést tettek a Josephson tunnel junctionsi-ról (Josephson alagútcsatlakozások), amelyek kulcsfontosságú komponensei a szupravezető kvantumszámítógépeknek. Kutatásuk szerint ezek az alagútcsatlakozások bonyolultabbak, mint azt korábban gondolták.
Hagyományosan ezeket az alagútcsatlakozásokat egy egyszerű szinuszmodell segítségével írták le. Azonban a kutatók rájöttek, hogy ez a „szabványos modell” nem képes teljesen megmagyarázni a kvantumbitekben használt Josephson csatlakozások viselkedését. Kísérleteik azt mutatták, hogy a szupravezetők közötti alagútáram pontos leírásához szükséges egy olyan bővített modell, amely magában foglalja a magasabb harmonikusokat.
Azt az analógiát húzzák a zenére, hogy ahogy egy megszólaltatott hangszerhúr alapfrekvenciát és harmonikusokat is generál, úgy a Josephson tunnel junctionok is hasonló jellemzőkkel rendelkeznek. Ezeknek a harmonikusoknak a jelenléte korrekciókat hoz létre, amelyek képesek nagyobb stabilitást biztosítani a kvantumbitek számára, akár kétszer-hétszeres eredménnyel.
A kutatók kísérleti bizonyítékokat gyűjtöttek össze a világ különböző laboratóriumaiból, beleértve a kölni egyetemet, a párizsi Ecole Normale Supérieure-t és a New York-i IBM Quantumot is, hogy alátámasztsák eredményeiket. Ennek a közös erőfeszítésnek több kutatócsoport és szakterület vett részt, az eksperimentálóktól a teoretikusokon át a anyagtudósokig.
Ez az felfedezés jelentős következményekkel jár a kvantumszámítástechnika területén. A Josephson harmonikusok hatásának megértése és kihasználása révén a kutatók megbízhatóbb és pontosabb kvantumbitek előállításán dolgozhatnak. Az hibák csökkentése akár egy nagyságrenddel közelebb visz minket ahhoz a végső célhoz, hogy teljesen univerzális szupravezető kvantumszámítógépet hozzunk létre.
Az a tanulmány, amely a Nature Physics-ben jelent meg, fontos mérföldkőt jelent a kvantumszámítástechnológia fejlesztése terén. Rámutat arra, hogy szükség van a meglévő modellek újragondolására és finomítására, hogy felfedjük a Josephson alagútcsatlakozások mögött álló bonyolultságokat. Ezzel az új megértéssel a tudósok fontos lépéseket tehetnek a kvantumszámítástechnológia lehetőségeinek megvalósítása felé többek között a kriptográfiában, gyógyszerfejlesztésben és optimalizációs problémák megoldásában.
Fontosabb fogalmak és kifejezések meghatározásai, amelyeket az cikkben használnak:
– Josephson alagútcsatlakozások: Ezek a szupravezető kvantumszámítógépek kulcsfontosságú komponensei, ahol két szupravezetőt egy vékony szigetelő akadály választ el egymástól. Lehetővé teszik a szupravezető áram folyását az akadályon keresztül.
– Szinuszmodell: Ez egy egyszerű modell, amelyet hagyományosan használnak a Josephson alagútcsatlakozások viselkedésének leírására, egy szinusz alakú áram-fázis összefüggésen alapul.
– Harmonikusok: Egy periódikus hullámformák, általában a fundamentális frekvencia többszörösei, magasabb frekvenciás összetevői. A Josephson alagútcsatlakozások kontextusában a harmonikusok jelenléte befolyásolja a szupravezetők közötti alagútáram viselkedését.
– Kvantumbitek (qubit): Az információ alapvető egységei a kvantumszámítógépekben, hasonlóan a klasszikus bit-ekhez, de az egyszerre több állapotban való létezés képességével.
– Nature Physics: Egy tudományos folyóirat, amely publikál cikkeket a fizika minden területéről.
Ajánlott kapcsolódó linkek:
– Forschungszentrum Jülich honlapja
– Karlsruhe Institute of Technology honlapja
– Nature Physics folyóirat főoldala
The source of the article is from the blog xn--campiahoy-p6a.es