In de populaire filmfranchise "Back to the Future", een excentrieke wetenschapper maakt een tijdmachine die draait op een fluxcondensator.

Nu heeft een groep echte natuurkundigen uit Australië en Zwitserland een apparaat voorgesteld dat de kwantumtunneling van magnetische flux rond een condensator gebruikt, het breken van de tijdomkeringssymmetrie.

Het onderzoek, deze week gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , stelt een nieuwe generatie elektronische circulatiepompen voor, dat zijn apparaten die de richting bepalen waarin microgolfsignalen bewegen.

Het vertegenwoordigt een samenwerking tussen twee Centres of Excellence van de Australian Research Council:het Centre for Engineered Quantum Systems (EQUS) en het Centre for Future Low-Energy Electronics Technologies (FLEET).

FLEET Associate Investigator Professor Jared Cole (werkend aan de RMIT University) zei dat het voorgestelde apparaat is opgebouwd uit een supergeleider, waarin elektriciteit kan stromen zonder elektrische weerstand.

Professor Cole heeft toegevoegd, "We stellen twee verschillende mogelijke circuits voor, waarvan er één lijkt op het iconische driepuntige sterontwerp van de filmische fluxcondensator. (Zie afbeeldingen.)

"In het, kwantum 'buizen' van magnetische flux kunnen rond een centrale condensator bewegen door een proces dat bekend staat als kwantumtunneling, waar ze klassiek onoverkomelijke obstakels overwinnen."

De combinatie van magnetische velden en elektrische ladingen leidt tot wat de natuurkundigen de gebroken tijdomkeringssymmetrie noemen.

"Helaas stelt dit effect ons niet in staat om daadwerkelijk terug in de tijd te reizen, " Professor Tom Stace (Universiteit van Queensland) zei.

"In plaats daarvan, het betekent dat signalen in slechts één richting door het circuit circuleren, net als auto's op een rotonde, " hij zei.

Zo'n apparaat kan bijvoorbeeld worden gebruikt om delen van een experimenteel apparaat van elkaar te isoleren, wat cruciaal is wanneer de afzonderlijke onderdelen extreem gevoelige kwantumsystemen zijn.

Hoofdauteur Dr. Clemens Mueller (ETH Zürich) zei dat dit apparaat een cruciaal onderdeel is voor technologieën van de volgende generatie. inclusief de lang gezochte kwantumcomputer.

Dr Mueller zei:"Ons onderzoek maakt een belangrijke stap in de opschaling van deze technologie, waar onderzoekers controle- en meetsignalen precies rond een kwantumcomputer moeten sturen."

Op kortere termijn, het onderzoek zou toepassing kunnen vinden in de ontwikkeling van betere elektronica voor gsm- en wifi-antennes en het verbeteren van radar.

De krant, "Een passieve on-chip, supergeleidende circulatiepomp met een ring van tunnelovergangen, " werd gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven op 23 mei 2018.

De twee deelnemende ARC Centers of Excellence maken deel uit van de aanzienlijke kracht van Australië op het gebied van kwantumonderzoek.

De onderzoekers van het ARC Center of Excellence for Engineered Quantum Systems (EQUS) bouwen kwantummachines die het volledige spectrum van de kwantumfysica benutten.

Het ARC Centre of Excellence in Future Low-Energy Electronics Technologies (FLEET) ontwikkelt een nieuwe generatie ultra-lage-energie-elektronica om de toenemende uitdaging van energieverbruik bij berekeningen aan te pakken.