Τα υπεραγώγιμα qubits μπορούν να λειτουργήσουν ως κβαντικοί κινητήρες
Ερευνητές έχουν ανακαλύψει ότι τα υπεραγωγικά κυκλώματα (superconducting circuits) που έχουν μηδενική ηλεκτρική αντίσταση – μπορούν να λειτουργήσουν ως κινητήρες κβαντικής μηχανής τύπου πιστονιού. Η νέα προοπτική μπορεί να βοηθήσει τους ερευνητές να σχεδιάσουν κβαντικούς υπολογιστές και άλλες συσκευές με βελτιωμένη αποτελεσματικότητα.
Οι φυσικοί, ο Kewin Sachtleben, ο Kahio T. Mazon και ο Luis GC Rego από το Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο της Santa Catarina στη Φλωρενπόπολη της Βραζιλίας, δημοσίευσαν ένα έγγραφο σχετικά με το έργο τους σε υπεραγώγιμα qubits σε πρόσφατο τεύχος του Physical Review Letters.
Στη μελέτη τους, οι φυσικοί εξηγούν ότι τα υπεραγωγικά κυκλώματα είναι λειτουργικά ισοδύναμα με τα κβαντικά συστήματα στα οποία τα κβαντικά σωματίδια διοχετεύονται σε διπλό κβαντικό πηγάδι. Αυτά τα πηγάδια έχουν την δυνατότητα να ταλαντεύονται, πράγμα που σημαίνει ότι το πλάτος του φρέατος αλλάζει επανειλημμένα. Όταν συμβεί αυτό, το σύστημα συμπεριφέρεται κάπως σαν ένα έμβολο που κινείται πάνω και κάτω σε έναν κύλινδρο, ο οποίος αλλάζει τον όγκο του κυλίνδρου. Αυτή η ταλαντευτική συμπεριφορά επιτρέπει την εκτέλεση εργασιών στο σύστημα. Οι ερευνητές δείχνουν ότι, στο διπλό κβαντικό πηγάδι, μέρος αυτού του έργου προέρχεται από την κβαντική συνεκτική δυναμική, η οποία δημιουργεί τριβές που μειώνουν την παραγωγή εργασίας. Αυτά τα αποτελέσματα παρέχουν μια καλύτερη κατανόηση της σχέσης μεταξύ κβαντικής και κλασικής θερμοδυναμικής εργασίας.
«Η διάκριση μεταξύ της« κλασσικής» και θερμοδυναμικής εργασίας, ευθύνεται για τη μεταφορά στοιχείων, μέσω ενός κβαντικού χαρακτηριστικού, το οποίο είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία συνεκτικών συνθηκών , και αναμφισβήτητα αυτό θεωρείται ένα σημαντικό αποτέλεσμα», δήλωσε ο Mazon στο Phys.org . “Η δημιουργία συνάφειας, με τη σειρά της παράγει μια παρόμοια επίδραση με την τριβή, προκαλώντας μια μη εντελώς αναστρέψιμη λειτουργία του κινητήρα.Στην εργασία μας μπορέσαμε να υπολογίσουμε τη δύναμη αντίδρασης που προκλήθηκε στον κβαντικό τοίχο του εμβόλου λόγω της δημιουργίας Η αρχή αυτή δύναται να μετρηθεί, αποτελώντας έτσι την πειραματική δυνατότητα να παρατηρηθεί η εμφάνιση συνεκτικών συνθηκών κατά τη λειτουργία της κβαντικής μηχανής.
Ένα από τα πιθανά οφέλη της προβολής υπεραγώγιμων qubits ως κβαντικών κινητήρων είναι ότι μπορεί να επιτρέψει στους ερευνητές να ενσωματώσουν την κβαντική συνεκτική δυναμική στις μελλοντικές τεχνολογίες, και ιδίως στους κβαντικούς υπολογιστές. Οι φυσικοί εξηγούν ότι παρόμοια συμπεριφορά μπορεί να παρατηρηθεί στη φύση, όπου οι κβαντικές συνεκτικές συνθήκες βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα διαδικασιών όπως η φωτοσύνθεση, η αίσθηση φωτός και άλλες φυσικές διεργασίες.
“Οι κβαντικές μηχανές μπορεί να έχουν εφαρμογές στον τομέα της κβαντικής πληροφορίας, όπου η ενέργεια της κβαντικής συνεκτικότητας χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση χειραγώγησης πληροφοριών στο κβαντικό καθεστώς “, δήλωσε ο Mazon. «Αξίζει να θυμηθούμε ότι ακόμα και η φωτοσύνθεση μπορεί να περιγραφεί σύμφωνα με τις αρχές λειτουργίας μιας κβαντικής μηχανής, έτσι ώστε να ξεδιπλώσουμε τα μυστήρια της κβαντικής θερμοδυναμικής που μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε και να ερμηνεύσουμε καλύτερα τις διάφορες φυσικές διαδικασίες».
