(Phys.org) - Natuurkundigen hebben aangetoond dat supergeleidende circuits - circuits die geen elektrische weerstand hebben - kunnen functioneren als zuigerachtige mechanische kwantummotoren. Het nieuwe perspectief kan onderzoekers helpen bij het ontwerpen van kwantumcomputers en andere apparaten met verbeterde efficiëntie.

de fysici, Kewin Sachtleben, Kahio T. Mazon, en Luis G.C. Rego aan de Federale Universiteit van Santa Catarina in Florianópolis, Brazilië, hebben een paper gepubliceerd over hun werk aan supergeleidende qubits in een recent nummer van Fysieke beoordelingsbrieven.

In hun studie hebben de natuurkundigen leggen uit dat supergeleidende circuits functioneel equivalent zijn aan kwantumsystemen waarin kwantumdeeltjes tunnelen in een dubbele kwantumput. Deze putten kunnen oscilleren, wat betekent dat de breedte van de put herhaaldelijk verandert. Wanneer dit gebeurt, het systeem gedraagt ​​zich een beetje als een zuiger die op en neer beweegt in een cilinder, waardoor het volume van de cilinder verandert. Dit oscillerende gedrag maakt het mogelijk om op het systeem te werken. De onderzoekers laten zien dat, in de dubbele kwantumput, een deel van dit werk komt van quantum coherente dynamica, waardoor wrijving ontstaat die de werkoutput vermindert. Deze resultaten geven een beter begrip van het verband tussen kwantum en klassiek thermodynamisch werk.

"Het onderscheid tussen 'klassiek' thermodynamisch werk, verantwoordelijk voor bevolkingsoverdracht, en een kwantumcomponent, verantwoordelijk voor het creëren van samenhang, is een belangrijk resultaat, "Mazon vertelde" Phys.org . "Het creëren van samenhangen, beurtelings, genereert een soortgelijk effect als wrijving, waardoor een niet volledig omkeerbare werking van de motor ontstaat. In ons werk hebben we de reactiekracht kunnen berekenen die op de kwantumzuigerwand wordt veroorzaakt door het creëren van coherenties. In principe kan deze kracht worden gemeten, daarmee de experimentele mogelijkheid vormend om het ontstaan ​​van samenhangen tijdens de werking van de kwantummotor waar te nemen."

Een van de potentiële voordelen van het zien van supergeleidende qubits als kwantummotoren is dat het onderzoekers in staat kan stellen om coherente kwantumdynamiek in toekomstige technologieën op te nemen. in het bijzonder kwantumcomputers. De natuurkundigen leggen uit dat een soortgelijk gedrag in de natuur te zien is, waar kwantumcoherenties de efficiëntie verbeteren van processen zoals fotosynthese, licht voelen, en andere natuurlijke processen.

"Kwantummachines kunnen toepassingen hebben op het gebied van kwantuminformatie, waar de energie van kwantumcoherenties wordt gebruikt om informatiemanipulatie uit te voeren in het kwantumregime, " zei Mazon. "Het is de moeite waard eraan te denken dat zelfs fotosynthese kan worden beschreven volgens de werkingsprincipes van een kwantummachine, dus het ontrafelen van de mysteries van de kwantumthermodynamica kan ons helpen verschillende natuurlijke processen beter te begrijpen en te interpreteren."

© 2017 Fys.org