Teadlased Forschungszentrum Jülich (FZJ) ja Karlsruhe Tehnoloogiainstituudist (KIT) on hiljuti teinud revolutsioonilise avastuse, mis toob päevavalgele Josephsoni tunnelühenduste olemuse uued küljed – need on kaugelt keerulisemad kui seni usuti, sealhulgas harmooniad, mis lisanduvad põhitele. Nende uuringute tulemusel selgus, et sellel avastusel võivad olla olulised mõjud kvantarvutite stabiilsusele ja jõudlusele.
See avastuseni jõudmise teekond algas 2019. aastal, kui kaks pühendunud doktoranti, dr Dennis Willsch ja Dennis Rieger, võtsid ette tähelepanuväärsed väljakutsed töötades Josephsoni tunnelühenduste standardse mudeliga. Otsustanud need mõistatused lahendada, alustas professor Popi juhitud meeskond põhjalikku uurimistööd, analüüsides andmeid mitmetest laboritest üle maailma.
Josephsoni tunnelühendused koosnevad kahest ülitugevast elektroodist, mis on ühendatud õhukese isoleeriva takistiga. Varem kirjeldati neid ahelaelemente lihtsa sinusoidaalse mudeliga. Kuid hiljutised uuringud on näidanud, et standardmudel ei suuda neid ühendusi käitumise jäädvustamisel täpselt esitada. Selle asemel on vaja kasutada mesoskoopilist mudelit, mis hõlmab kõrgemaid harmooniaid, et selgitada tunnelvoolu üle ülitugevate vahel.
Josephsoni tunnelharmooniate nähtust võib võrrelda muusikainstrumentide poolt tekitatud ülatonidega. Nagu keele löömine tekitab mitte ainult põhitooni, vaid ka lisakihte helisemise keerukusest, väljendavad ka need ühendused sarnaseid omadusi. Nende harmooniate kaasamine analüüsi on oluline, et saada põhjalikum arusaam nende käitumisest.
Sellest avastusest tulenevad tagajärjed on sügavad. Josephsoni harmooniate arvessevõtmisega usuvad teadlased, et saab luua kvantarvuteid, mis on stabiilsemad ja usaldusväärsemad, võimalik, et vähendades vigu suurusjärgu võrra. See areng viib meid sammukese lähemale täielikult üldkasutatavale ülitugevatele kvantarvutitele.
Teadusliku kogukonna täpsus ja mõõtmiste täpsus on mänginud olulist rolli nende väikeste korrigeerimiste avastamisel mudelis, mis on pikka aega peetud piisavaks. Nagu dr Dennis Rieger märgib, “On põnev näha saavutatud täpsuse taset, mis võimaldab meil ilmutada neid varjatud keerukusi”.
Suurte mastaapidega ülitugevate kvantarvutiprotsessorite poole püüdlemisel on Josephsoni tunnelühenduste uus arusaamine oluline verstapost. See rõhutab mikroskoopiliste vabadusastmete sügavama uurimise tähtsust tahkiseseadmetes ning avab teed arenenuma ja usaldusväärsema kvantarvutitehnoloogia arendamisele.
KKK:
1. Mida on hiljuti avastanud Forschungszentrum Jülich (FZJ) ja Karlsruhe Tehnoloogiainstituudi (KIT) teadlased?
FZJ ja KIT teadlased on teinud avastuse Josephsoni tunnelühenduste olemuse kohta, mis on ülitugevate kvantarvutite alusteks. Nende uuringute tulemusel selgus, et need ühendused on keerukamad kui seni arvati, sealhulgas harmooniad, mis lisanduvad põhitele.
2. Kuidas võib see avastus mõjutada kvantarvutust?
See Josephsoni tunnelühenduste uus arusaamine võib viia märkimisväärsete edusammudeni kvantbitide stabiilsuses ja jõudluses. Josephsoni harmooniate arvessevõtmisega usuvad teadlased, et kvantbitid saab kavandada stabiilsemaks ja usaldusväärsemaks, võimalik, et vähendades vigu suurusjärgu võrra.
3. Mis on traditsiooniline mudel Josephsoni tunnelühenduste jaoks?
Traditsiooniliselt kirjeldati Josephsoni tunnelühendusi lihtsa sinusoidaalse mudeliga. Kuid hiljutised uuringud on näidanud, et see standardmudel ei suuda neid ühendusi käitumise jäädvustamisel täpselt esitada.
4. Milline on teadlaste avastatud mesoskoopiline mudel?
Mesoskoopiline mudel hõlmab kõrgemaid harmooniaid ja on vajalik selgitamaks tunnelvoolu üle ülitugevate vahel Josephsoni tunnelühendustes. See mudel võtab arvesse keerukaid helinduskihte, sarnaselt muusikainstrumentide ületoonidele.
5. Kuidas on Josephsoni harmooniad sarnased muusikainstrumentide ületoonidega?
Nagu muusikainstrumendi keele löömine tekitab mitte ainult põhitooni, vaid ka lisakihte helisemise keerukusest, väljendavad ka Josephsoni tunnelühendused sarnaseid omadusi. Nende harmooniate kaasamine analüüsi on oluline, et saada põhjalikum arusaam nende käitumisest.
Määratlused:
– Josephsoni tunnelühendused: Ülitugevate kvantarvutite alusteks olevad komponendid, mis koosnevad kahest ülitugevast elektroodist, mis on ühendatud õhukese isoleeriva takistiga.
– Harmoniad: Muusikainstrumentide poolt tekitatavad lisahelinduskihid. Josephsoni tunnelühenduste puhul on vajalikud kõrgemad harmooniad nende käitumise selgitamiseks.
– Mesoskoopiline mudel: Mudel, mis hõlmab kõrgemaid harmooniaid ja annab põhjalikuma arusaama Josephsoni tunnelühenduste käitumisest.
Seotud lingid:
Forschungszentrum Jülich
Karlsruhe Tehnoloogiainstituut
The source of the article is from the blog macholevante.com