Bằng cách thay thế một vật liệu cổ điển bằng một vật liệu có các đặc tính lượng tử độc đáo, các nhà vật lý đã tạo ra một mạch siêu dẫn có khả năng kỳ công mà lâu nay người ta tưởng không thể.
Khám phá này được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu từ Đức, Hà Lan và Hoa Kỳ, lật ngược những ý tưởng lâu đời về bản chất của các mạch siêu dẫn và cách dòng điện của chúng có thể được khai thác và tìm thấy các ứng dụng thực tế. Các mạch tốc độ cao, ít chất thải dựa trên vật lý của hiện tượng siêu dẫn mang đến cơ hội tuyệt vời để đưa công nghệ siêu máy tính lên một tầm cao mới.
Thật không may, những đặc điểm khiến cho dạng dòng điện nhẹ này trở nên thuận tiện lại đặt ra vô số thách thức trong việc thiết kế các phiên bản siêu dẫn của các linh kiện điện thông thường.
Lấy ví dụ, một cái gì đó đơn giản, chẳng hạn như một diode. Đơn vị cơ bản của điện tử này giống như dấu hiệu một chiều cho dòng điện, cung cấp phương tiện điều chỉnh, chuyển đổi và điều chỉnh chuyển động của các electron.
Trong các vật liệu siêu dẫn, danh tính của các electron riêng lẻ này bị mờ đi, dẫn đến các đối tác được gọi là cặp Cooper, tạo cơ hội cho mỗi hạt trong đối tác thoát khỏi cú giật tiêu hao năng lượng của một dòng điện điển hình hơn. Nhưng nếu không có các quy luật điện trở thông thường, các nhà vật lý đã không thể khiến các electron siêu dẫn chuyển động theo cùng một hướng bởi vì chúng luôn thể hiện hành vi gọi là "tương hỗ".
Giả định cơ bản rằng tính siêu dẫn không có khả năng phá vỡ tính tương hỗ (ít nhất là không có tác động của từ trường) vẫn tồn tại kể từ khi bắt đầu nghiên cứu trong lĩnh vực này. Thành thật mà nói, đây là một trở ngại mà các kỹ sư có thể không làm được.
Nỗ lực này hiện có thể cần được xem xét lại sau một thí nghiệm cho thấy một kiểu kết nối với thành phần lượng tử có khả năng hướng các cặp Cooper chẵn xuống đường một chiều. Các điểm nối Josephson là các dải mỏng của vật liệu không siêu dẫn ngăn cách một cặp vật liệu siêu dẫn. Nếu vật liệu đủ mỏng, các electron có thể đi qua nó mà không bị cản trở. Dưới một mức nhất định, quá dòng này không có điện áp. Tại điểm tới hạn, một điện áp xuất hiện dao động nhanh theo sóng, có thể được sử dụng trong các ứng dụng như máy tính lượng tử.
Đảm bảo rằng dòng điện này luôn chỉ chạy theo một hướng trước đây có thể thực hiện được với từ trường bên ngoài. Nhưng nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng nếu họ sử dụng mạng tinh thể hai chiều dựa trên kim loại niobi, họ có thể phân phối với trường và chỉ dựa vào các đặc tính lượng tử của vật liệu.
Nhóm nghiên cứu tự tin rằng họ đã đánh dấu vào tất cả các ô cần thiết để chứng minh cho khám phá của họ. Tuy nhiên, còn một chặng đường dài phía trước để chúng ta thấy chất siêu dẫn là trung tâm của thế hệ máy tính tiếp theo.
Bạn có thể giúp Ukraine chiến đấu chống lại những kẻ xâm lược Nga. Cách tốt nhất để làm điều này là quyên góp quỹ cho Các lực lượng vũ trang của Ukraine thông qua Cuộc sống tiết kiệm hoặc thông qua trang chính thức NBU.
Đọc thêm:
- Các nhà vật lý thiên văn cho rằng có tồn tại một “tâm hành tinh”…. nhưng không có trên trái đất
- Công ty khởi nghiệp vũ trụ Ukraine phát triển thiết bị phục vụ nhu cầu quân sự