Fyzikové z Forschungszentrum Jülich a Karlsruhského technologického institutu udělali průlomový objev týkající se Josephsonových tunelových přechodů, které jsou klíčovými komponentami supravodivých kvantových počítačů. Jejich výzkum naznačuje, že tyto tunelové přechody jsou složitější než se původně myslelo.
Tradičně byly tyto tunelové přechody popsány pomocí jednoduchého sinusového modelu. Avšak výzkumníci zjistili, že tento „standardní model“ nedostačuje pro plné vysvětlení chování Josephsonových přechodů používaných v kvantových bitech. Jejich experimenty ukázaly, že je nutný rozšířený model zahrnující vyšší harmonické, aby přesně popisoval tunelový proud mezi supravodiči.
Přirovnávajíce to k hudbě, podobně jako u rozvibrované struny nástroje vzniká základní frekvence a harmonické přetóny, Josephsonovy tunelové přechody vykazují podobné vlastnosti. Přítomnost těchto harmonických frekvencí vede k opravám, které mohou zvýšit stabilitu kvantových bitů až o dva až sedmkrát.
Výzkumníci se spojili s různými laboratořemi po celém světě, včetně univerzity v Kolíně nad Rýnem, Ecole Normale Supérieure v Paříži a IBM Quantum v New Yorku, aby podpořili své závěry experimentálními důkazy. Tato spolupráce zahrnovala více výzkumných týmů a oborů, od experimentátorů přes teoretiky a materiálové vědce.
Tento objev má významné důsledky pro oblast kvantového počítání. Porozumění a využití účinků Josephsonových harmonik umožní výzkumníkům pracovat na vytvoření spolehlivějších a přesnějších kvantových bitů. Snížení chyb až o jeden řád přibližuje splnění konečného cíle plně univerzálního supravodivého kvantového počítače.
Studie publikovaná v časopise Nature Physics značí důležitý milník ve vývoji kvantové výpočetní technologie. Poukazuje na potřebu přezkoumat a zdokonalit stávající modely, aby odhalily podkladovou složitost Josephsonových tunelových přechodů. S tímto novým porozuměním mohou vědci podniknout důležité kroky k realizaci potenciálu kvantového počítání v různých oblastech, včetně kryptografie, objevování léků a optimalizačních problémů.
Často kladené otázky (FAQ) založené na hlavních tématech a informacích představených v článku:
Otázka: Co fyzikové objevili o Josephsonových tunelových přechodech?
Odpověď: Fyzikové zjistili, že Josephsonovy tunelové přechody, které jsou klíčovými komponentami supravodivých kvantových počítačů, jsou složitější než se původně myslelo. Zjistili, že jednoduchý sinusový model, který se tradičně používá k popisu těchto přechodů, nedokáže plně vysvětlit jejich chování. Pro přesný popis tunelového proudu mezi supravodiči je nutný rozšířený model zahrnující vyšší harmoniky.
Otázka: Jaké přirovnání bylo použito k popisu vlastností Josephsonových tunelových přechodů?
Odpověď: Výzkumníci přirovnali Josephsonovy tunelové přechody ke strunám hudebního nástroje. Podobně jako rozvibrovaná struna vytváří základní frekvenci a harmonické přetóny, tyto přechody vykazují podobné vlastnosti s přítomností těchto harmonik ovlivňujících chování tunelového proudu.
Otázka: Jaké jsou důsledky tohoto objevu pro kvantové počítání?
Odpověď: Tento objev má významné důsledky pro oblast kvantového počítání. Porozumění a využití účinků Josephsonových harmonik umožní výzkumníkům pracovat na vytvoření spolehlivějších a přesnějších kvantových bitů. Snížení chyb až o jeden řád přibližuje splnění konečného cíle plně univerzálního supravodivého kvantového počítače.
Otázka: Jaké důkazy podporují závěry výzkumníků?
Odpověď: Výzkumníci sesbírali experimentální důkazy z různých laboratoří po celém světě, včetně univerzity v Kolíně nad Rýnem, Ecole Normale Supérieure v Paříži a IBM Quantum v New Yorku, které podporují jejich závěry. Tato spolupráce zahrnovala více výzkumných týmů a oborů, od experimentátorů přes teoretiky a materiálové vědce.
Otázka: Kde byla studie publikována?
Odpověď: Studie byla publikována v časopise Nature Physics, což znamená důležitý milník ve vývoji kvantové výpočetní technologie.
Definice klíčových termínů nebo žargonu použitých v článku:
– Josephsonovy tunelové přechody: Jedná se o klíčové komponenty supravodivých kvantových počítačů, kde jsou dva supravodiče odděleny tenkou izolační bariérou. Umožňují proudění supravodivého proudu přes bariéru.
– Sinusový model: Jednoduchý model, který se tradičně používá k popisu chování Josephsonových tunelových přechodů, založený na sinusovém vztahu mezi proudem a fází.
– Harmoniky: Vyšší frekvenční složky periodického signálu, typicky násobky základní frekvence. V kontextu Josephsonových tunelových přechodů přítomnost harmonik ovlivňuje chování tunelového proudu mezi supravodiči.
– Kvantové bity (qubity): Základní jednotky informace v kvantovém počítači, analogické klasickým bitům, ale s schopností existovat v různých stavech současně.
– Nature Physics: Vědecký časopis, který publikuje články o výzkumu ve všech oblastech fyziky.
Navrhované související odkazy:
– Webové stránky Forschungszentrum Jülich
– Webové stránky Karlsruhského technologického institutu
– Domovská stránka časopisu Nature Physics
The source of the article is from the blog qhubo.com.ni