Открытие одностороннего сверхпроводника считалось невозможным
Доцент Мазхар Али и его исследовательская группа в Техническом университете Делфта открыли одностороннюю сверхпроводимость без магнитных полей, что считалось невозможным с момента его открытия в 1911 году и до сего дня. Открытие, опубликованное в журнале Nature, использует двумерные квантовые материалы и прокладывает путь к сверхпроводящим вычислениям. Сверхпроводники могут сделать электронику в сотни раз быстрее, и все это с нулевыми потерями энергии. Али: «Если 20-й век был веком полупроводников, 21-й может стать веком сверхпроводников».
В течение 20 века многие ученые, в том числе лауреаты Нобелевской премии, ломали голову над природой сверхпроводимости, открытой голландским физиком Камерлинг-Оннесом в 1911 году. В сверхпроводниках ток проходит по проводу без какого-либо сопротивления, а значит, тормозит этот ток или даже заблокировать его вряд ли возможно, не говоря уже о том, чтобы ток протекал только в одну сторону, а не в другую. То, что группе Али удалось сделать сверхпроводник однонаправленным, необходимым для вычислений, примечательно: это можно сравнить с изобретением особого типа льда, который обеспечивает нулевое трение при катании в одну сторону и непреодолимое трение в другую.
Сверхпроводник: сверхбыстрый, сверхзеленый
Преимущества применения сверхпроводников в электронике двояки. Сверхпроводники могут сделать электронику в сотни раз быстрее, а внедрение сверхпроводников в нашу повседневную жизнь сделало бы ИТ намного более экологичным: если бы вы протянули сверхпроводящий провод отсюда до Луны, он бы передавал энергию без каких-либо потерь. Например, по данным NWO, использование сверхпроводников вместо обычных полупроводников может сохранить до 10% всех западных энергетических запасов.
(Не)возможность применения сверхпроводимости
В 20-м веке и позже никто не мог преодолеть барьер, заставляющий сверхпроводящие электроны двигаться только в одном направлении, что является фундаментальным свойством, необходимым для вычислений и другой современной электроники (вспомните, например, диоды, которые также движутся в одном направлении). При нормальной проводимости электроны летают как отдельные частицы; в сверхпроводниках они движутся парами по двое без потери электрической энергии. В 70-х годах ученые IBM опробовали идею сверхпроводящих вычислений, но им пришлось прекратить свои усилия: в своих статьях на эту тему IBM упоминает, что без невзаимной сверхпроводимости компьютер, работающий на сверхпроводниках, невозможен.
Интервью с автором-корреспондентом Мазхаром Али
Вопрос: Почему, когда одностороннее направление работает с нормальной полупроводимостью, односторонняя сверхпроводимость никогда раньше не работала?
Электрическая проводимость в полупроводниках, таких как Si, может быть односторонней из-за фиксированного внутреннего электрического диполя, поэтому они могут иметь встроенный потенциал. Пример из учебника — знаменитый p-n-переход; где мы соединяем два полупроводника: в одном есть лишние электроны (-), а в другом лишние дырки (+). Разделение заряда создает сетку встроенного потенциала, который почувствует пролетающий через систему электрон. Это нарушает симметрию и может привести к односторонним свойствам, потому что, например, вперед и назад уже не одно и то же. Есть разница в движении в том же направлении, что и диполь, и в движении против него; подобно тому, как если бы вы плыли по реке или плыли вверх по реке.
У сверхпроводников никогда не было аналога этой однонаправленной идеи без магнитного поля; поскольку они больше связаны с металлами (то есть проводниками, как следует из названия), чем с полупроводниками, которые всегда проводят в обоих направлениях и не имеют встроенного потенциала. Точно так же переходы Джозефсона (JJ), которые представляют собой сэндвичи из двух сверхпроводников с несверхпроводящими классическими барьерными материалами между сверхпроводниками, также не имели какого-либо особого механизма нарушения симметрии, который приводил к разнице между прямым и обратным.
Вопрос: Как вам удалось сделать то, что сначала казалось невозможным?
На самом деле это был результат одного из фундаментальных направлений исследований моей группы. В том, что мы называем переходами Джозефсона из квантового материала (QMJJ), мы заменяем классический барьерный материал в JJ барьером из квантового материала, где внутренние свойства квантовых материалов могут модулировать связь между двумя сверхпроводниками новыми способами. Диод Джозефсона был примером этого: мы использовали квантовый материал Nb3Br8, который представляет собой двумерный материал, подобный графену, который, как предполагалось, содержит чистый электрический диполь, в качестве нашего предпочтительного барьера из квантового материала и поместили его между двумя сверхпроводниками.
Мы смогли отделить всего пару атомных слоев этого Nb3Br8 и сделать очень-очень тонкий сэндвич толщиной всего в несколько атомных слоев, который был необходим для изготовления джозефсоновского диода и был невозможен с обычными трехмерными материалами. Nb3Br8 является частью группы новых квантовых материалов, разрабатываемых нашими сотрудниками, профессором Тайрелом Маккуинсом и его группой в Университете Джона Хопкинса в США, и был ключевым элементом в нашей первой реализации диода Джозефсона.
Вопрос: Что означает это открытие с точки зрения воздействия и приложений?
Многие технологии основаны на старых версиях сверхпроводников JJ, например технология МРТ. Кроме того, квантовые вычисления сегодня основаны на соединениях Джозефсона. Технологии, которые ранее были возможны только с использованием полупроводников, теперь потенциально могут быть реализованы с использованием сверхпроводников с использованием этого строительного блока. Это включает в себя более быстрые компьютеры, такие как компьютеры со скоростью до терагерца, что в 300-400 раз быстрее, чем компьютеры, которые мы сейчас используем. Это повлияет на все виды социальных и технологических приложений. Если 20 век был веком полупроводников, то 21 век может стать веком сверхпроводников.
Первое направление исследований, которым мы должны заняться для коммерческого применения, — это повышение рабочей температуры. Здесь мы использовали очень простой сверхпроводник, который ограничивал рабочую температуру. Теперь мы хотим поработать с известными так называемыми высокотемпературными сверхпроводниками и посмотреть, сможем ли мы эксплуатировать джозефсоновские диоды при температурах выше 77 К, поскольку это позволит охлаждать их жидким азотом. Второе, что нужно решить, — это масштабирование производства. Хотя здорово, что мы доказали, что это работает в наноустройствах, мы сделали лишь несколько. Следующим шагом будет исследование того, как масштабировать производство до миллионов джозефсоновских диодов на кристалле.
Вопрос: Насколько вы уверены в своем случае?
Есть несколько шагов, которые должны предпринять все ученые, чтобы сохранить научную строгость. Во-первых, убедиться, что их результаты воспроизводимы. В этом случае мы сделали множество устройств с нуля из разных партий материалов и каждый раз обнаруживали одни и те же свойства, даже при измерении на разных машинах в разных странах разными людьми. Это говорит нам о том, что результат диода Джозефсона был получен из нашей комбинации материалов, а не из-за какого-то ложного результата грязи, геометрии, ошибки машины или пользователя или интерпретации.
Мы также провели эксперименты с дымящимся пистолетом, которые резко сужают возможности интерпретации. В этом случае, чтобы убедиться, что у нас есть эффект сверхпроводящего диода, мы действительно попытались переключить диод; например, мы применили одинаковую величину тока как в прямом, так и в обратном направлении и показали, что фактически мы не измеряли сопротивление (сверхпроводимость) в одном направлении и реальное сопротивление (нормальная проводимость) в другом направлении.
Мы также измерили этот эффект при приложении магнитных полей разной величины и показали, что эффект явно присутствует при нулевом приложенном поле и подавляется приложенным полем. Это также неопровержимое доказательство нашего утверждения о наличии эффекта сверхпроводящего диода при нулевом приложенном поле, что очень важно для технологических приложений. Это связано с тем, что магнитные поля в нанометровом масштабе очень трудно контролировать и ограничивать, поэтому для практических приложений обычно желательно работать, не требуя локальных магнитных полей.
Вопрос: Реально ли для обычных компьютеров (или даже суперкомпьютеров KNMI и IBM) использовать сверхпроводимость?
Да, это! Не для людей дома, а для ферм серверов или для суперкомпьютеров было бы разумно реализовать это. Централизованные вычисления — это то, как сегодня устроен мир. Любые интенсивные вычисления выполняются на централизованных объектах, где локализация дает огромные преимущества с точки зрения управления питанием, управлением теплом и т. д. Существующая инфраструктура может быть адаптирована без особых затрат для работы с электроникой на основе диодов Джозефсона. Существует вполне реальный шанс, что если проблемы, обсуждаемые в другом вопросе, будут преодолены, это произведет революцию в области централизованных и суперкомпьютерных вычислений.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

База инопланетян в кратере Лаут на Марсе

Видел ли Дональд Трамп НЛО

Древние постройки обнаружили на Меркурии

Завод по производству лунного кирпича

Загадочная комета, прилетевшая из другой системы

НАСА изучает загадочную межзвездную комету

Научились превращать ртуть в золото

НЛО заметили над штатом Нью-Джерси

НЛО наблюдает за семьей в Индии

НЛО оставляет дымный след над Невадой

Обнаружена самая массивная черная дыра

Обнаружены первые звезды Вселенной

Существуют четыре различных вида инопланетян

США используют технологии инопланетян

Таинственный гигант, скрывающийся за черными дырами

Три фигуры появляются на Солнце

Удивительный полет к черной дыре

Федеральный советник по науке призывает изучать НЛО

Экзопланета у ближайшей солнцеподобной звезды

Экзотические вихри на картине 'Звездная ночь'

Гигантский пузырь звезды-сверхгиганта удивляет

Когда марсианский грунт распадется на части

Космическая гонка касается не только крупных стран

Криптотерриториальная гипотеза

Литологические особенности ландшафта Марса

Молодая звезда начинает взрываться

НАСА спешит разместить ядерные реакторы на Луне и Марсе

НАСА ускоренно разрабатывает лунный реактор

Недавние вулканические и термальные изменения на Марсе

Поиск жизни на Марсе был явной целью астросообщества

Почему кабинет Трампа дает разные ответы о НЛО

С помощью ChatGPT пишется все больше научных статей

Самая ранняя черная дыра во Вселенной

Свидетельства о кровавом ритуале на Туринской плащанице

Столкновение облаков приводит к вездообразованию

Тайна Бермудского треугольника раскрыта

Тайны космического винограда

Тайны протопланетных дисков

Что нужно знать о Лох-Несском чудовище

Шестеро преемников могли бы исследовать Марс

Бесконечная зима в Европе все ближе

Библейские руины - ключ к тайне Ковчега завета

Библейское море становится кроваво-красным

Власти США знают о четырех расах инопланетян

Изображение Плащаницы сделано со скульптуры

Конгрессмен рассказал об инопланетянах

Миру следует разработать политику в области НЛО

На Марсе нашли совершенно новый минерал

Наблюдение за НЛО в Уилтшире

Новые подсказки в поисках Восьмого чуда

Обнаружена экзопланета в обитаемой зоне Альфы Центавра

Популярные места для наблюдения НЛО в США

Страх охватил деревни в Австралии из-за НЛО

Существо в реке Хан в Сеуле стало вирусным

Тайна Атлантиды становится все более загадочной

Тайна человеческого сердца Леонардо да Винчи

Тулси Габбард возрождает теорию заговора о НЛО

Ученые предсказывают Конец света

Центр изучения НЛО открывает набор учителей

Что означает интерес Джей Ди Вэнса к НЛО

Безумный план посетить черную дыру

Загадочные временные явления в тени Земли

Загадочный межзвездный обьект - инопланетный корабль

Закрыли изучавший телепортацию институт МГУ

Заметили облако в форме рестлера Халка Хогана

Затонувший город расскажет о Ноевом ковчеге

Межзвездная экспедиция к черной дыре

Межзвездный объект имеет разумный дизайн

Мрачное предупреждением о 15 годах антиутопии

НЛО сняли в холмах Малверн

Новое открытие в Туринской плащаницы

Новый вид физики, не виданный ранее

Новый окрас кошек противоречит генетическим ожиданиям

Пилот уверен, что нашел самолет Амелии Эрхарт

Признаки древней жизни на Красной планете

Самое странное кольцо Сатурна

Суперинтеллект роботов может привести к Апокалипсису

Существуют другие видео маневров НЛО у Нимица

Сфера Буга - часть скрытой планетарной сети

Таинственные шары требуют научного изучения

Мраморные памятники фото и цена

Автомобилист принял телескоп за НЛО

Великая пирамида на тысячелетия старше фараонов

Вера в возможность существования внеземной жизни

Давайте сохраним Луну

Директор национальной разведки рассказала о НЛО

Доказательство приземления НЛО тысячи лет назад

ИИ ChatGPT превратили в похитителя данных

ИИ вскоре получит контроль над ядерным оружием

Инопланетный зонд нужно изучить

Инопланетяне живут рядом с нами

Направляясь к системе Проксимы Центавра

Огромный подводный город недалеко от Ноева ковчега

Орбита - игровая площадка для миллиардеров

Планеты-изгои могут образовывать планетные системы

Познакомьтесь с черными дырами среднего размера

Путешествие к экзопланете может занять 250 лет

Суперсталь выведет термоядерный синтез на новый уровень

Там могут быть инопланетяне

Теории о происхождении темной материи

Футуристический корабль для полета к звездам

Безумная теория астрофизика

Бесследное исчезновение самолета у Австралии

Взгляните на индонезийский фестиваль НЛО

Все люди могут быть пришельцами с Марса

Деревушка в Шотландии - столица НЛО Великобритании

Зеленый НЛО, похожий на кальмара, над Далласом

Кто первым построит ядерный реактор на Луне

Люди развили две ноги не для того, чтобы бегать

Металлический шар над вулканом в Мексике

Мужчина установил связь с умершим сыном

Нечто в доме приставало по ночам к девочкам

НЛО оказался зеркалом телескопа

НЛО потерпел крушение у Стокгольма

Стоит ли бояться приближающейся кометы

Странное лицо на горе в Чили

Страшное предупреждение Хокинга об НЛО

Таинственный межзвездный объект неестественен

Уфологи пытаются реформировать Великобританию

Хокинг нас предупреждал

Хронология Великой пирамиды не верна

Перепланировка нежилого помещения. Законность и порядок действий

Библейское предупреждение о конце света

Вращение Земли таинственным образом ускорилось

Загадочное лицо на вершине горы в Чили

ИИ самостоятельно обнаружил уязвимости в ПО

Конгрессмена проинформировали об инопланетянах

Консультация, данная разоблачителю Дэвиду Грушу

Криптозоолог занялся политикой

Лох-Несское чудовище выглядит иначе

НЛО вызвали переполох в Индии

Отпечаток пальца библейского персонажа

Повернуть время вспять и стереть ошибки

Провал ключевой для колонизации Луны миссии

Связь между депрессией и датой рождения

США намерены оккупировать Луну

Теория о подозрительной активности в космосе

Трюк с квантовой запутанностью

Уфолог ушел в политику

Уфологи обнаружили базу инопланетян

Фильм 'Пришельцы в Америке - дело Паскагулы'

Экзопланеты подсказали размер и состав Планеты Х

Aвcтpaлийcкaя aнoмaльнaя зoнa нaпoминaeт o ceбe

Будущее астрономии на Луне

Вирусное видео с НЛО над Далласом

Вице-президент США хочет исследовать феномен НЛО

Внутри человека скрывается новая форма жизни

Джей Ди Вэнс рассказал о тайне НЛО

Инопланетян заметили над Далласом

Истинное предназначение Туринской плащаницы

Как напрямую обнаружить темную материю

Когда пространство становится временем

Нейтрино и темная материя

Обнаружение Земли-2 имеет решающее значение

Предупреждение Хокинга об инопланетянах и НЛО

Приземление зонда инопланетян на Земле назвали бредом

Туринская плащаница не была положена на Иисуса

Туринская плащаница соответствует барельефу статуи

Человечество скоро достигнет своего пика

Что происходит непосредственно перед ударом молнии

Эволюция древних библейских рукописей

Я заночевала в призрачном пабе Уэльса

Помощь при запое. Как работает детоксикация организма

Американская общественность узнает об НЛО

Вице-президент США Джей Ди Вэнс одержим НЛО

Власти США очарованы неопознанными летающими объектами

Возникновение жизни оказалось более сложным

Джей Ди Вэнс планирует докопаться до сути НЛО

Жители Венеции покупают остров с привидениями

Замаскированный звездолет пришельцев все ближе

НАСА выявляет пробелы в науке об экзопланетах

НЛО замечен над Австралией

Новый метод расчета вибраций черных дыр

Правительство США расскажет о Зоне 51

Рыбак заметил огромное существо в реке Хан

Свидетель НЛО стал заместителем министра ВВС США

Семь безумных теорий заговора

Странное существо возле дома в Комптоне

Страшное предсказание Стивена Хокинга

Ученики школы Мохарчерра увидели привидение

Чилийские ученые запечатлели НЛО

Является ли 3I/ATLAS инопланетной технологией

Японская Ванга предсказала землетрясение много лет назад

Выяснили, что делает ИИ злым

Духи и демоны, ведьмы и колдуны и загробный мир

Женщина родила, несмотря на узел на пуповине

Наверх
Яндекс.Метрика