, 2021/10/6
A Bath Egyetem kutatói olyan technikát fejlesztettek ki egykristályos pehelyeszközök létrehozására, amelyek olyan vékonyak és tiszták, hogy képesek lehetnek felülmúlni a kvantumszámítógépek meglévő alkatrészeinek teljesítményét.
A kutatók a felfedezést egy szupravezető - niobdizelenid - két rétege közötti átmenet vizsgálata során tették, miután a rétegeket széthasították, egymáshoz képest 30°-kal elcsavarták, majd újra összeforgatták. Ezzel az eljárással egy szupravezető kvantuminterferométeres eszköz (más néven "SQUID") jött létre: egy rendkívül érzékeny érzékelő, amelyet mágneses mezők mérésére használnak.
A szupravezető hurkokon alapuló SQUID-ek a MEG-képalkotás kulcsfontosságú elemei, és az MRI-ben, a kardiográfiában, az ásványkincsek feltárásában, a pásztázó mikroszkópokban, a gravitációs hullámok detektálásában és a kereskedelmi kvantumszámítógépekben is használják őket. Bár ez a munka még korai stádiumban van, ezek az új szupravezető pelyhek az elkövetkező években fontos szerepet játszhatnak a kvantumszámítógépek fejlesztésében.
"Atomi tökéletes, hibáktól szinte teljesen mentes felületüknek köszönhetően kristályos pelyheinkben látjuk a lehetőséget, hogy jelentős szerepet játszanak a jövő kvantumszámítógépeinek építésében" - mondta Simon Bending professzor, a szupravezető anyagok mágneses tulajdonságainak szakértője a Bath-i Egyetemen és a Nano Letters jelentés egyik szerzője.
"Emellett a SQUID-ek ideálisak a biológia területén végzett vizsgálatokhoz - most például arra használják őket, hogy nyomon kövessék a mágnesesen megjelölt gyógyszerek útját a belekben -, így nagyon izgatottak vagyunk, hogyan lehetne az eszközeinket ezen a területen is fejleszteni. Ez a SQUID-ek gyártásának teljesen új és feltáratlan megközelítése, és még sok kutatásra van szükség, mielőtt ezek az alkalmazások valósággá válnak."
A pelyhek, amelyekből ezeket a szupravezetőket gyártják, rendkívül vékony egykristályok, amelyek könnyen hajlíthatóak, így alkalmasak a rugalmas elektronikába való beépítésre. Mivel a szupravezető rétegek közötti kötések olyan gyengék, a hasított pelyhek - teljesen sík, hibamentes felületükkel - atomosan éles határfelületeket hoznak létre, amikor újra összeillesztik őket. Ezáltal ideális jelöltek a kvantumszámítógépek alkatrészeinek.
A fizikusoknak azt is sikerült megmutatniuk, hogy a két pehely közötti csavarási szög változtatásával szisztematikusan hangolhatóak az eszközeik tulajdonságai.
Bár nem ez az első alkalom, hogy niob-dizelenid rétegeket összeütöttek, hogy gyenge szupravezető kapcsolatot hozzanak létre, ez az első olyan demonstráció, amely két ilyen, csavart pehelypárban mintázott csomópont közötti kvantuminterferenciát mutat.
Ez a hatás lehetővé teszi a fizikusok számára, hogy kis mágneses tér alkalmazásával modulálják a SQUID-eken átfolyó maximális áramot, és így egy rendkívül érzékeny térérzékelőt hozzanak létre.