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과학자들은 100년 이상 동안 불가능하다고 생각한 단방향 초전도성을 깨뜨렸습니다.

타임 스탬프 : 2 년 2022 월 10 일 오전 00시 XNUMX 분
초전도체

오늘날의 컴퓨터는 많은 양을 guzzles 기술이 기후에 미치는 영향에 대한 우려를 불러일으키고 있습니다. 초전도 전자 장치의 혁신은 전력 비용을 크게 줄이는 동시에 컴퓨터를 훨씬 빠르게 만들 수 있습니다.

초전도 현상은 1911년 네덜란드 물리학자에 의해 처음 발견되었습니다. 카멜링 온네스, 는 저항이 XNUMX인 물질에 전류가 흐르는 상태를 말합니다. 그러나 선택된 소수의 재료만이 특성을 나타내며 일반적으로 믿을 수 없을 정도로 낮은 온도로 냉각되는 경우에만 해당합니다.

그럼에도 불구하고 이 현상은 실용적인 응용 분야가 많으며 MRI 스캐너에서 핵융합로에 이르기까지 모든 분야에서 중요한 요소입니다. 또한 서버 팜과 슈퍼컴퓨터의 전력 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 잠재적으로 오늘날의 반도체 기반 시스템보다 훨씬 빠르게 실행할 수 있다고 생각하는 컴퓨터 과학자들의 눈을 사로잡았습니다.

문제는 초전도체 자체가 성공의 희생양이라는 점이다. 대부분의 현대 전자 제품의 기본 요구 사항은 전류가 한 방향으로 흐르지 않고 다른 방향으로 흐르도록 하는 능력입니다. 초전도체의 저항이 완전히 없음을 의미합니다. is 불가능하므로 효과적인 회로를 만들기가 어렵습니다.

그러나 국제 연구팀이 설계한 새로운 초전도 구성 요소는 곧 이를 바꿀 수 있습니다. 팀은 전류가 흐를 때 초전도되는 조셉슨 다이오드(Josephson Diode)라고 부르는 것을 만들었습니다. in 한 방향으로 흐르고 다른 방향으로 흐를 때 저항을 제공합니다.

"이전에는 반도체로만 가능했던 기술이 이제 이 빌딩 블록을 사용하여 초전도체로 잠재적으로 만들 수 있습니다.”라고 연구를 주도하고 있는 네덜란드 TU Delft의 Mazhar Ali채널, 보도 자료에서 말했다. "만약 20세기는 반도체의 세기, 21세기는 초전도체의 세기가 될 수 있다”고 말했다.

이름은 시스템에 전압이 가해지지 않아도 얇은 절연층으로 분리된 두 초전도체 사이에 전류가 흐르는 양자 현상을 설명하는 조셉슨 효과에서 따왔습니다. 이러한 장치는 다음과 같이 알려져 있습니다. 조셉슨 정션 양자 센서와 양자 센서 모두에서 중요한 구성 요소입니다. 양자 컴퓨터 초전도 큐비트를 사용합니다.

연구원들의 혁신은 Josephson Junction에서 발견된 절연층을 특이한 특성을 가진 2D 양자 물질로 대체하는 것이었습니다. 그 결과 장치에 전류가 한 방향으로 인가되면 초전도되지만 전류가 반대 방향으로 흐를 때는 그렇지 않습니다. 그들은 새로운 데비를 설명합니다에 세 종이 자연.

다른 연구원s 이전에는 강력한 자기장을 적용하여 초전도 전류가 한 방향으로 흐르도록 했습니다. 그러나 이들은 정밀하게 적용하기 어렵고 소형 전자회로 내부에 사용하기에는 비실용적이다. 반면에 새로운 장치는 모든 종류의 사용 사례에 대한 문을 열 수 있습니다. Argonne National Laboratory의 물리학자인 Anand Bhattacharya는 "저온에서 매우 멋진 장치 응용을 상상할 수 있습니다."라고 말했습니다. 이야기 인기 과학.

이론적으로 이 장치는 초전도 회로로 컴퓨터를 만드는 것을 가능하게 할 수 있습니다. 에 저항의 부족. 또한 Ali는 오늘날의 칩보다 300~400배 빠른 테라헤르츠 속도로 실행되는 프로세서를 만드는 것이 가능할 것이라고 말했습니다.

이 연구에 사용된 초전도체를 포함하여 대부분의 초전도체의 주요 한계는 절대 영도에 가깝게 냉각해야 한다는 것인데, 이는 어렵고 비용이 많이 드는 과정입니다. 따라서 팀의 다음 단계는 새로운 고온 초전도체로 동일한 동작을 달성할 수 있는지 확인하는 것입니다. 이것들은 비교적 상쾌한 -321 fa로 식히기만 하면 됩니다.h보다 복잡한 극저온 장비가 아닌 액체 질소를 사용하여 달성할 수 있습니다.

이 역시 실험적인 장치들이기 때문에 필요한 규모로 양산하는 것이 얼마나 쉬운 일인지는 불분명하다. 컴퓨터 칩. 그러나 그럼에도 불구하고 처음으로 초전도 가능성을 실현한 것은 인상적인 돌파구입니다.

이미지 신용 : TU 델프트

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