دانشمندان از Forschungszentrum Jülich (FZJ) و Karlsruhe Institute of Technology (KIT) به تازگی کشفیاتی بزرگ کرده‌اند که نور جدیدی به طبیعت تونل شکاف‌های جوزفسون، عناصر بنیادی کامپیوترهای کوانتومی فوق رهاکننده نمی‌اند. پژوهش‌های آنان نشان داده است که این شکاف‌ها نسبت به چیزی که قبلاً تصور می‌شد، پیچیده‌تر هستند و همردهی‌های بالایی بر روی حالت پایه آن‌ها قرار دارند. این درک جدید می‌تواند منجر به پیشرفت‌های قابل توجهی در استحکام و عملکرد بیت‌های کوانتومی شود.
مسیر به این کشف از سال 2019 آغاز شد وقتی دو دانشجوی دکترایی متعهد، دکتر دنیس ویلش و دنیس ریگر، در حال کار با مدل استاندارد تونل‌شکاف‌های جوزفسون با چالش‌های پیچیده روبرو شدند. با تمایل به حل رمز و رازها، تیمی تحت رهبری استاد پاپ، تحقیقات گسترده‌ای را آغاز کرد و داده‌ها را از چندین آزمایشگاه در سراسر جهان بررسی کرد.
تونل شکاف‌های جوزفسون از دو الکترود فوق‌رسانا تشکیل شده است که به وسیله‌ی یک مانع نازک جدا شده‌اند. به طور سنتی، این عناصر مدار با استفاده از یک مدل سینوسی توصیف می‌شدند. با این حال، تحقیقات اخیر نشان داده است که مدل استاندارد ناتوان در صورت دقیق توصیف رفتار این شکاف‌ها است. به جای آن، یک مدل میانبری که همردهی‌های بالاتر را شامل می‌شود لازم است تا جریان تونلی بین فوق‌رسانایان را توجیه کند.
ظاهره‌ی همردهی در تونل شکاف‌های جوزفسون می‌تواند به سازهای موسیقی تشبیه شود. همانطور که ضرب کردن زه کمی صدای بنیادی و همچنین پشته‌های اضافی از پیچیدگی صدا ایجاد می‌کند، شکاف‌ها همچنین ویژگی‌های مشابهی ارائه می‌دهند. گنجاندن این همردهی‌ها در تحلیل برای درک کامل‌تر رفتار آن‌ها ضروری است.
پیامدهای این کشف عمده است. با محاسبه همردهی‌های جوزفسون، پژوهشگران معتقدند که بیت‌های کوانتومی را می‌توان به گونه‌ای طراحی کرد که پایدارتر و قابل اعتمادتر باشند و احتمالاً خطاها را به مرتبه‌ای کاهش دهند. این پیشرفت ما را یک قدم نزدیک‌تر به دستیابی به یک کامپیوتر کوانتومی فوق‌رهاکننده کاملاً همگانی می‌برد.
دقت و دقت اندازه‌گیری در جامعه علمی نقش مهمی در کشف این اصلاحات کوچک در یک مدلی که برای بیش از 15 سال کامل شده بود، داشته است. همانطور که دکتر دنیس ریگر می‌گوید، “بسیار جذاب است که سطح دقتی که بدست آمده است را مشاهده کنیم، این موضوع ما را قادر می‌سازد تا این پیچیدگی‌های پنهان را فاش کنیم.”
در تلاش برای پردازنده‌های کوانتومی فوق‌رهاکننده به مقیاس بزرگ، این درک تازه از تونل شکاف‌های جوزفسون به عنوان یک مرحله مهم تلقی می‌شود. این برجستگی اهمیت ژرف بررسی فرجه‌های میکروسکوپی در دستگاه‌های جامد و راه‌های متنوعی برای توسعه فناوری کامپیوترهای کوانتومی پیشرفته و قابل اعتماد به ما می‌دهد.
The source of the article is from the blog hashtagsroom.com