Ved at erstatte et klassisk materiale med et materiale med unikke kvanteegenskaber har fysikere skabt et superledende kredsløb, der er i stand til bedrifter, som længe troet var umulige.
Opdagelsen, gjort af forskere fra Tyskland, Holland og USA, vælter ældgamle ideer om arten af superledende kredsløb, og hvordan deres strømme kan udnyttes og finde praktiske anvendelser. Lavt spild, højhastighedskredsløb baseret på superledningsfysikken giver en fremragende mulighed for at tage supercomputerteknologi til et nyt niveau.
Desværre udgør de egenskaber, der gør denne letvægtsform for elektrisk strøm så praktisk, uendelige udfordringer ved design af superledende versioner af almindelige elektriske komponenter.
Tag for eksempel noget simpelt, såsom en diode. Denne grundlæggende enhed af elektronik er som et envejstegn for strømme, der giver et middel til at regulere, konvertere og justere elektronernes bevægelse.
I superledende materialer sløres identiteten af disse individuelle elektroner, hvilket resulterer i partnere kaldet Cooper-par, hvilket giver hver partikel i partnerskabet en chance for at undslippe det energidrænende stød fra en mere typisk elektrisk strøm. Men uden de sædvanlige modstandslove har fysikere ikke været i stand til at få superledende elektroner til at bevæge sig i samme retning, fordi de altid udviser det, der kaldes "gensidig" adfærd.
Denne grundlæggende antagelse om, at superledning er ude af stand til at bryde reciprocitet (i det mindste uden manipulation af magnetfeltet) har bestået siden begyndelsen af forskningen på dette område. Helt ærligt er dette en forhindring, som ingeniører kunne undvære.
Denne indsats skal muligvis tages op igen efter et eksperiment, der viser en type forbindelse med en kvantekomponent, der er i stand til at lede selv Cooper-par ned ad en ensrettet gade. Josephson junctions er tynde strimler af ikke-superledende materiale, der adskiller et par superledende materialer. Hvis materialet er tyndt nok, kan elektroner passere uhindret igennem det. Under et vist niveau har denne overstrøm ingen spænding. På det kritiske punkt opstår der en spænding, der hurtigt svinger i bølger, som kan bruges i applikationer som kvantecomputere.
At sikre, at denne strøm altid kun løber i én retning, var tidligere muligt med et eksternt magnetfelt. Men holdet fandt ud af, at hvis de brugte et todimensionelt gitter baseret på niobiummetal, kunne de undvære feltet og udelukkende stole på materialets kvanteegenskaber.
Holdet er overbevist om, at de har sat kryds i alle de felter, der er nødvendige for at underbygge deres opdagelse. Der er dog lang vej igen, før vi ser superledere i hjertet af den næste generation af computere.
Du kan hjælpe Ukraine med at kæmpe mod de russiske angribere. Den bedste måde at gøre dette på er at donere midler til Ukraines væbnede styrker gennem Red livet eller via den officielle side NBU.
Læs også:
- Astrofysikere hævder, at der eksisterer et "planetarisk sind". men der er ingen på Jorden
- Ukrainsk rumstartup udvikler udstyr til militære behov