量子计算的突破：超导纳米线中的能量量化

时间：2022-04-02 17:25:03 来源：

这是用于在低温恒温器中表征微生物的测量设置。

可以解决问题的量子计算机的开发，古典计算机只能以巨大的努力解决 - 这是目前在全球范围内越来越多的研究团队追求的目标。原因：源自最小颗粒和结构的量子效应，实现了许多新技术应用。所谓的超导体，其允许根据量子力学规律处理信息和信号，被认为是实现量子计算机的承诺组件。然而，超导纳米结构的粘附点是它们仅在非常低的温度下起作用，因此难以带入实际应用。

Münster大学和ForschungszentrumJülich的研究人员现在首次证明了所谓的纳米线中的能量量化 - i。 e。超导体，其中温度升高，低于量子机械效应占主导地位。然后，超导纳米线仅采用可用于编码信息的选择能量状态。在高温超导体中，研究人员还能够首次观察到单个光子的吸收，用于传输信息的光粒子。

金触点中的高温超导微筒（粉红色）（黄色）。

“一方面，我们的结果可以在未来在Quantum Technologies中使用大量简化的冷却技术，另一方面，他们为我们提供了对管理超导状态及其动态的过程的全新见解，仍然存在不理解，“强调研究领袖君。施斯特大学物理研究所卡斯滕·舒克教授。因此，结果可能与新型计算机技术的开发相关。该研究已于2020年2月7日发表，在自然通信期刊。

背景和方法：

科学家们使用了由元素，钡，氧化铜和氧气，或YBCO制成的超导体，从中制造了几根窄线。当这些结构进行电流发生称为相单的物理动态。在YBCO纳米线的情况下，电荷载体密度的波动导致超电流的变化。研究人员在低于20个开尔文的温度下调查了纳米线中的过程，其对应于减去253摄氏度。结合模型计算，它们证明了纳米线中的能量状态的量化。进入量子状态的电线的温度在12至13个开尔文中发现了比通常使用的材料所需的温度高的温度。这使科学家能够生产谐振器，即振荡系统调谐到特定频率，具有更长的寿命并保持量子机械状态更长。这是长期发展的更大量子计算机的先决条件。

高温超导体中的单个光子的吸收

用于开发量子技术的进一步重要组成部分，但可能还用于医疗诊断，是可以注册单光子的探测器。Carsten Schuck在Münster大学的研究小组一直在开发基于超导体的这种单光子探测器的几年。在低温下工作已经很好，世界各地的科学家都试图以高温超导体实现十多年。在用于研究的YBCO纳米线中，这种尝试现在第一次成功了。“我们的新研究员为新的实验可验证的理论描述和技术发展铺平了道路，”来自肖克研究小组的Co-Author Martin Wolff说。

参考：“yba2cu3o7-x纳米线中的能量水平量化和单光子控制在Yba2cu3o7-x纳米线中”M.Lyatti，Ma Wolff，I. Gundareva，M.Kruth，S. Ferrari，Re Dunin-Borkowski和C. Schuck，2月7日2020，Nature Communications.doi：
10.1038 / s41467-020-14548-x

在EfschungszentrumJülich制备的超导薄膜在Jülich和Münster大学的纳米结构中进行了实验表征。

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