Ao substituir um material clássico por um material com propriedades quânticas únicas, os físicos criaram um circuito supercondutor capaz de feitos há muito considerados impossíveis.
A descoberta, feita por pesquisadores da Alemanha, Holanda e Estados Unidos, derruba ideias antigas sobre a natureza dos circuitos supercondutores e como suas correntes podem ser aproveitadas e encontradas aplicações práticas. Circuitos de baixo desperdício e alta velocidade baseados na física da supercondutividade oferecem uma excelente oportunidade para levar a tecnologia de supercomputadores a um novo nível.
Infelizmente, as características que tornam essa forma leve de corrente elétrica tão conveniente representam desafios infinitos no projeto de versões supercondutoras de componentes elétricos comuns.
Tomemos, por exemplo, algo simples, como um diodo. Esta unidade básica da eletrônica é como um sinal unidirecional para correntes, fornecendo um meio de regular, converter e ajustar o movimento dos elétrons.
Em materiais supercondutores, a identidade desses elétrons individuais se confunde, resultando em parceiros chamados pares de Cooper, dando a cada partícula na parceria a chance de escapar do choque de drenagem de energia de uma corrente elétrica mais típica. Mas sem as leis usuais de resistência, os físicos não conseguiram fazer os elétrons supercondutores se moverem na mesma direção porque eles sempre exibem o que é chamado de comportamento "recíproco".
Essa suposição fundamental de que a supercondutividade é incapaz de quebrar a reciprocidade (pelo menos sem manipulação do campo magnético) persistiu desde o início das pesquisas nesse campo. Francamente, este é um obstáculo que os engenheiros poderiam prescindir.
Esse esforço pode agora precisar ser revisto após um experimento que mostra um tipo de conexão com um componente quântico capaz de direcionar até pares de Cooper em uma rua de mão única. As junções Josephson são tiras finas de material não supercondutor que separam um par de materiais supercondutores. Se o material for fino o suficiente, os elétrons podem passar por ele sem impedimentos. Abaixo de um certo nível, esta sobrecorrente não tem tensão. No ponto crítico, ocorre uma tensão que oscila rapidamente em ondas, que podem ser usadas em aplicações como computadores quânticos.
Garantir que essa corrente sempre flua em apenas uma direção era possível anteriormente com um campo magnético externo. Mas a equipe descobriu que, se usassem uma rede bidimensional baseada no metal nióbio, poderiam dispensar o campo e confiar apenas nas propriedades quânticas do material.
A equipe está confiante de que eles marcaram todas as caixas necessárias para fundamentar sua descoberta. No entanto, há um longo caminho a percorrer antes de vermos supercondutores no coração da próxima geração de computação.
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