A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) kutatói jelentős áttörést értek el a kvantumszámítógépek terén: megfejtették a szupravezető kapcsolók működésének pontos mechanizmusát, amely az új generációs számítástechnika alapja lehet.
A BME kutatói új távlatokat nyitottak a kvantumszámítógépek fejlesztésében, amikor sikerült megfejteniük a szupravezető kapcsolók működését – közölte az intézmény az MTI-vel csütörtökön. A kutatás eredményei nemcsak a kvantumtechnológia megértését segítik, hanem potenciálisan hozzájárulhatnak a jövőbeli kvantumáramkörök tervezéséhez is.
A kvantumtechnológia kihívásai és lehetőségei
Az elmúlt évtizedek során a számítástechnika hatalmas fejlődésen ment keresztül, azonban az áramkörök további miniatürizálása fizikai korlátokba ütközött. Emiatt a tudósok egyre inkább új technológiákra, például a kvantummechanikai elveken alapuló kvantumszámítógépekre fókuszálnak. E gépek alapvető építőelemei, a kvantumbitek, gyakran szupravezető áramkörök segítségével jönnek létre, ám ezek stabilitása és a bennük tárolt információ megőrzése komoly kihívást jelent.
A szupravezető áramkörök rendkívül ígéretesek ilyen célra, hiszen a szupravezető állapotban nem termelődik hő nagy áramok esetén sem. Így a körülbelül mínusz 273 Celsius-fokon működő áramkörök a hagyományos szilíciumalapú félvezető technológiákhoz képest csökkent hőterheléssel és lényegesen gyorsabb működési sebességgel dolgozhatnak. Szupravezető áramkörökben a szupravezetés ki- és bekapcsolása jelenti a két logikai állapotot (nulla és nem nulla), azonban sokáig csak mágneses terekkel tudták átkapcsolni.
A szupravezető kapcsolók szerepe
A BME kutatói, élükön Csonka Szabolccsal és Makk Péterrel, feltárták, hogyan működik a szupravezető kapcsolók mechanizmusa. „A szupravezetőn átfolyó elektronáramlás zaját, fluktuációját vizsgáltuk. Megmutattuk, hogy kapcsolat van a vezetékben folyó áram fluktuációja és a kapuelektródából kilépő elektronok fluktuációja közt, és hogy fontos szerepet játszanak a minta felületén létrejövő rácsrezgések” – nyilatkozta Csonka Szabolcs, a Szupravezető Nanoelektronika Lendület-kutatócsoport vezetője.
A felfedezésről szóló tanulmány a rangos Nature Communications folyóiratban jelent meg. A dolgozat első szerzője, Tosson Elalaily nemrég szerzett doktori fokozatot a BME Fizikai tudományok doktori iskolájában. A mérések egy finn és dán kutatócsoporttal közösen készültek – olvasható a közleményben.
A kutatások a Kvantuminformatikai Nemzeti Laboratórium keretében most azt vizsgálják, milyen gyorsan működhetnek ezek a kapcsolók, és a csoport benyújtott egy szabadalmat logikai áramkörök létrehozásának tervéről.
„Ez egyelőre egy alapkutatás, de lehetséges, hogy később hasznosítható lesz, hiszen az általunk vizsgált áramkör egy kapcsoló szerepét töltheti be kvantumszámítógép-architektúrákban. Ha ennek a működése nincs negatív hatással a kvantumbitek élettartamára, akkor pár éven belül bevethető lehet” – magyarázta Makk Péter, megjegyezve, hogy akadnak még fontos tisztázandó kérdések, például az áramkörök sebessége. „Ha jól működnek, akkor a demóverziók 5-10 év múlva jöhetnek létre, hosszú távon pedig leginkább kvantumszámítógépek alkatrészeként lehet szerepük” – tette hozzá.
Forrás: MTI
