- Ruotsin akatemia palkitsee John Clarken, Michel H. Devoretin ja John M. Martinisin kvanttitunneloinnin validoinnista makroskooppisessa mittakaavassa.
- Hänen kokeensa suprajohtavan piirin kanssa osoittivat myös diskreettejä energiatasoja.
- Työ luo pohjan suprajohtaville kubiteille ja nykyiselle kvanttiteknologioiden aallolle.
- Palkinto sisältää 11 miljoonaa Ruotsin kruunua ja vahvistaa kvanttifysiikan roolia innovaatioissa.
Ruotsin kuninkaallinen tiedeakatemia on myöntänyt Nobelin fysiikanpalkinnon n. John Clarke, Michel H. Devoret ja John M. Martinis kokeellisella demonstraatiolla, joka rikkoo muotin: demonstraatio siitä, makroskooppinen kvanttitunnelointivaikutus ja energian kvantisointi sähköpiirissä.
Päätöksessä tunnustetaan joitakin uraauurtavia kokeiluja joka toi tyypillisesti mikroskooppisia ilmiöitä kädessä pidettävän sirun alueelle, vahvistaen kvanttimekaniikan ja arkimaailman välistä siltaa ja avaten oven kvanttiteknologiat uusi sukupolvi.
Mitä tarkalleen ottaen on myönnetty?
Kvanttimekaniikka sallii hiukkasen ylittää energiaesteet tunneliefektiMerkillistä tässä on se, että palkinnonsaajat osoittivat saman prosessin järjestelmässä makroskooppinensuprajohtava piiri, jossa hyppy havaitaan a:n ilmestymisenä jännite edellisen virtatilan jälkeen ilman potentiaalin laskua.
Lisäksi laite reagoi vain diskreetit energiat, vahvistaen kvantisointi järjestelmän. Tämä kaksoishavainto yhdessä piirissä osoitti, että se käyttäytyi kuin koherentti kvanttiyksikkö eikä yksinkertaisena hiukkasten aggregaattina.
Millainen kokeilu oli?
Joukkue rakensi vuosina 1984–1985 radan, jossa oli suprajohtava eristävällä kerroksella erotettu, klassinen Josephsonin risteysSäätämällä ja mittaamalla parametrejaan tarkasti he pystyivät hallitsemaan prosesseja, jotka tapahtuivat, kun virta syötettiin piiriin.
Yhdessä suprajohteen varaukset olivat järjestäytyneet ikään kuin ne olisivat yksittäinen hiukkanen joka täytti koko laitteen. Tämä tila, aluksi jännitteetön, oli rajoitettu tehokkaalla potentiaalivallilla; järjestelmä pääsi siitä pois kvanttitunnelointi, mikä oli ilmeistä äärellisen jännitteen lukemassa.
Tärkein muuttuja on suprajohtava vaihe Josephsonin liitoksen kautta, joka on kvanttihiukkasen sijainnin analogiana toimiva kollektiivinen vapausaste. Sen luonteen varmentaminen kvantti- ja makroskooppinen kämmenen kokoisella sirulla oli kokeellinen virstanpylväs.
Ketkä ovat voittajat?
John Clarke on sidoksissa Kalifornian yliopistoon, Berkeleyyn; Michel H. Devoret Hän on tehnyt uraansa Yalen yliopistossa ja Kalifornian yliopistossa Santa Barbarassa; ja John M. Martinis Hän on työskennellyt laajasti Kalifornian yliopistossa Santa Barbarassa. Hänen yhteistyönsä vakiinnutti tutkimuslinjan, joka määritteli uudelleen ... suprajohtavien piirien fysiikka.
Palkinto sisältää 11 miljoonaa Ruotsin kruunua (noin 1,17 miljoonaa dollaria). Clarke kutsui uutista suureksi yllätykseksi ja korosti, että hänen 1980-luvulla syntyneestä työstään on tullut perusta huippuluokan kvanttiteknologiaa.
Tiedeyhteisön reaktiot
Nobel-fysiikan komitean puheenjohtajan puolesta, Olle Erikssonkvanttimekaniikka tarjoaa edelleen odottamattomia löytöjä ja kiistatonta hyödyllisyyttä, koska se perustuu digitaalitekniikka joita käytämme päivittäin.
Asiantuntijat pitävät Lesley Cohen (Imperial College London), Ignacio Cirac (Max Planckin kvanttioptiikka), Juan José García-Ripoll (CSIC) Artur García (BSC-CNS) tai Alba Cervera Lierta (BSC) on samaa mieltä siitä, että palkitut kokeet vahvistivat suprajohtavat kubitit ja ovat olleet ratkaisevan tärkeitä prosessorien ja kvanttianturit joita nyt testataan laboratorioissa ja yrityksissä ympäri maailmaa.
Vaikutus ja sovellukset
Teoksen suorin tulkintatapa on sen perustava rooli suprajohtaviin piireihin perustuva kvanttilaskentaYritykset ja akateemiset tiimit ovat rakentaneet prosessoreita, joissa on kubittien jotka hyödyntävät näiden kokeiden inspiroimia erillisiä energiatasoja ja lukutekniikoita, ja joiden edistysaskeleet sisältävät virstanpylväitä, kuten ns. kvanttiylivalta Martinis-tiimin raportoima vuonna 2019.
Vaikutus ylittää myös laskennan rajat: kokeellinen viitekehys on ajanut kvanttianturit korkea herkkyys (kuten SQUIDit), sekä kehitys kvantti kryptografia ja edistynyt metrologia, jolla on potentiaalia lääketieteessä, geofysiikassa, uusissa materiaaleissa ja laskennallisessa kemiassa.
Ura jättiläisten harteilla
Tämä saavutus perustuu sellaisiin pilareihin kuin BCS-teoria ja ennusteet Brian Josephson, joka esitteli supravirran eristävien esteiden läpi ja selitti, miksi suprajohteet voivat kvanttikoherenssi laajassa mittakaavassa. Clarken, Devoretin ja Martinisin kokeellinen validointi tuo tämän aiemmin abstraktin fysiikan lähemmäksi valmistettavia siruja.
Edessä olevat haasteet
Vaikka nykyiset demonstraatiot mahdollistavat jo hyödyllisten algoritmien ja kokeiden suorittamisen, tie kohti käytännöllisiä suuria järjestelmiä vaatii skaalaa kubitien määrää ja taistella vastaan epäkoherenssiKryogeeninen suunnittelu, materiaalien laatu ja virheitä korjaavat koodit ovat aktiivisia rintamia, jotka määräävät toisen kvanttivallankumouksen vauhdin.
Validoinnin myötä makroskooppinen kvanttitunnelointi ja kvantisoitu energia Suprajohtavien piirien Nobel-palkinto myönnetään selkeälle ja mitattavissa olevalle kvanttifysiikan demonstraatiolle laitetasolla, tulokselle, joka on muuttanut suunnittelutapaamme. laitteisto ja joka tänään ruokkii kilpailua laskea, mitata ja kommunikoida säännöillä, jotka vuosikymmenten ajan näyttivät olevan varattu subatomaariselle maailmalle.
Intohimoinen kirjoittaja tavujen maailmasta ja tekniikasta yleensä. Rakastan jakaa tietämykseni kirjoittamalla, ja sen aion tehdä tässä blogissa, näyttää sinulle kaikki mielenkiintoisimmat asiat vempaimista, ohjelmistoista, laitteistoista, teknologisista trendeistä ja muusta. Tavoitteeni on auttaa sinua navigoimaan digitaalisessa maailmassa yksinkertaisella ja viihdyttävällä tavalla.