科学者たちは、100 年以上不可能だと考えられていた一方向超伝導を解明しました。PlatoBlockchain データ インテリジェンス。垂直検索。あい。

科学者たちは一方向の超電導を破り、100年以上は不可能だと考えていた

タイムスタンプ：2年2022月10日00:XNUMX AM
超伝導体

今日のコンピュータは大量にガラガラ音を立てますs 電気の、技術の気候への影響についての懸念を提起します。 超電導電子機器の飛躍的進歩により、電力料金が大幅に削減されると同時に、コンピューターがはるかに高速化される可能性があります。

超伝導の現象は、1911年にオランダの物理学者によって最初に発見されました カメルリン・オンネス、および電流が抵抗ゼロの材料を通過する状態を指します。 ただし、選択された少数の材料のみが特性を示し、通常は、信じられないほど低温に冷却された場合に限ります。

それにもかかわらず、この現象には多くの実用的な用途があり、MRIスキャナーから核融合炉まですべてにおいて重要な要素です。 また、サーバーファームやスーパーコンピューターの電力料金を削減できるだけでなく、今日の半導体ベースのシステムよりもはるかに高速に実行できる可能性があると考えるコンピューター科学者の目にも留まります。

問題は、超伝導体が彼ら自身の成功の犠牲者であるということです。 最新の電子機器の基本的な要件は、電流を一方向に流し、他の方向には流さない能力です。 超伝導体の完全な抵抗の欠如は、これを意味します is 不可能であり、それらから効果的な回路を作成することは困難です。

しかし、国際的な研究者チームによって設計された新しい超電導コンポーネントは、すぐにそれを変える可能性があります。 チームは、ジョセフソンダイオードと呼ばれるものを作成しました。これは、電流が流れると超伝導になります。 in 一方の方向に流れ、もう一方の方向に流れるときに抵抗を提供します。

「以前は半導体を使用してのみ可能であった技術が、このビルディングブロックを使用して超伝導体で作成できる可能性があります。ch、 プレスリリースで述べています。 「もし20世紀は半導体の世紀であり、21世紀は超伝導体の世紀になる可能性があります。」

この名前は、システムに電圧が印加されていなくても、薄い絶縁層で分離されたXNUMXつの超伝導体の間に電流が流れる量子現象を表すジョセフソン効果に由来しています。 これらのデバイスは、 ジョセフソンジャンクション と量子センサーの両方の重要なコンポーネントであり、 量子コンピュータ 超伝導キュビットを使用します。

研究者の革新は、ジョセフソン接合部にある絶縁層を、異常な特性を持つ2D量子材料に置き換えることでした。 その結果、電流がデバイスに一方向に印加されると超伝導になりますが、電流が反対方向に流れるとそうではありません。 彼らは新しいデバイスについて説明しますセインア 紙の 自然.

他の研究者s 以前は、強力な磁場を印加することにより、超電導電流を一方向に流すことができました。 しかし、これらを正確に適用することは困難であり、小型化された電子回路内での使用には実用的ではありません。 一方、新しいデバイスは、あらゆる種類のユースケースへの扉を開く可能性があります。 「低温での非常にクールなデバイスアプリケーションを想像することができます」と、アルゴンヌ国立研究所の物理学者であるAnand Bhattacharyaは、 言われ ポピュラー·サイエンス.

理論的には、このデバイスは、超電導回路からコンピューターを作成することを可能にする可能性があります。超電導回路は、従来の回路よりもはるかに少ないエネルギーを使用します。 〜へ 抵抗の欠如。 さらに、アリは、今日のチップよりも300〜400倍速いテラヘルツ速度で動作するプロセッサを作成することが可能であると述べています。

この研究で使用されたものを含むほとんどの超伝導体の主な制限は、絶対零度近くまで冷却する必要があることです。これは困難で費用のかかるプロセスです。 したがって、チームの次のステップは、新しい高温超伝導体で同じ動作を実現できるかどうかを確認することです。 これらは、比較的穏やかな-321faに冷却する必要があるだけです。hrenheitは、より複雑な極低温装置ではなく、液体窒素を使用して実現できます。

これらも実験的な装置であるため、必要な規模で大量生産することがどれほど簡単かは不明です。 コンピュータチップ。 しかし、それにもかかわらず、初めて超電導の可能性を手に入れることができるのは、印象的な突破口です。

画像のクレジット： TUデルフト

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