Magnetiske kvanteobjekter i en nano -æggekarton

Magnetiske kvanteobjekter i superledere, såkaldte "fluxons, "er særligt velegnede til lagring og behandling af databit. Computerkredsløb baseret på fluxoner kan betjenes med betydeligt højere hastighed, mens de spilder meget mindre varme. Fysikere, der arbejder med Wolfgang Lang ved universitetet i Wien og deres kolleger ved Johannes-Kepler- University Linz har udviklet en "kvanteægkarton" med en ny og enkel metode. De realiserede et stabilt og regelmæssigt arrangement af hundredtusinder af fluxoner - en banebrydende udvikling for kredsløb baseret på fluxoner. Resultaterne fremgår af tidsskriftet Fysisk gennemgang anvendt fra American Physical Society.

Fremskynde databehandling i computere går hånd i hånd med højere varmegenerering, hvilket begrænser ydelsen af ​​hurtige computere. Forskere forfølger derfor digitale kredsløb baseret på superledere, materialer, der kan transportere elektricitet uden tab, når de afkøles til en bestemt kritisk temperatur.

Magnetiske kvanteobjekter i superledere

Inde i en superleder, et magnetfelt kan kun eksistere i små kvantiserede stykker kaldet fluxoner. Disse er særligt velegnede til lagring og behandling af databit. I en homogen superleder, fluxonerne er arrangeret i et sekskantet gitter. Ved hjælp af moderne nanoteknologi, forskere ved universitetet i Wien og Johannes-Kepler-universitetet Linz har bygget kunstige fælder til fluxoner. Ved hjælp af disse fælder fluxonerne tvinges ind i en foruddefineret formation.

Vigtigheden af ​​ikke-ligevægten

Indtil nu, fluxonerne kunne kun observeres i en termodynamisk ligevægt, dvs. i et ensartet arrangement. "Hvis vi forsøger at stable to æg oven på hinanden i en æggekarton og lade den tilstødende hul stå tom, ægget ville hurtigt rulle ned til en ligevægtstilstand med præcis et æg i hver pit, "forklarer Wolfgang Lang fra universitetet i Wien. Ud fra databehandlings synspunkt, imidlertid, den fuldt fyldte æggekarton indeholder lidt information og er derfor ubrugelig. Det ville være meget mere nyttigt at placere æggene i et foruddefineret mønster. På en sådan måde, for eksempel, QR -koder genkendt af smartphones kunne realiseres i en æggekarton - naturligvis en stor mængde information.

På nanoskala, forskerne har nu taget et stort skridt ved for første gang at demonstrere en stabil ikke-ligevægtstilstand af fluxoner i en række på mere end 180, 000 kunstige fælder. Afhængigt af det eksterne magnetfelt, fluxonerne arrangerer sig i terrasserede zoner, hvor hver fælde enten ikke fanger nogen fluxon, præcis en, eller flere fluxoner. "Selv efter en periode på dage, vi har observeret præcis det samme arrangement af fluxoner-en langsigtet stabilitet, der er temmelig overraskende for et kvantesystem, "siger Georg Zechner fra universitetet i Wien, undersøgelsens hovedforfatter.

Nanopattering af superledere af ionstråler

"Maskeret ionstrålebestråling muliggør fremstilling af nanostrukturer i superledere i et enkelt trin. Det kan anvendes tid effektivt på store områder, kan rampes op til en industriel skala og kræver ingen kemiske processer, "siger Johannes D. Pedarnig fra Institute of Applied Physics ved Johannes-Kepler-University Linz. Afhængig af den anvendte maske, stort set enhver ønsket struktur kan mønstres i superlederen. Forskerne planlægger nu yderligere forsøg på mere sofistikerede nanostrukturer, som skulle demonstrere den systematiske overførsel af fluxoner fra den ene fælde til den næste. Dette kan være endnu et banebrydende skridt i retning af udviklingen af ​​hurtige computerkredsløb baseret på fluxoner.