Υπεραγωγοί και κβαντικοί υπολογιστές

Ερευνητές στην εταιρεία κβαντικής υπολογιστικής “Quantinuum”, προσομοίωσαν τα ζεύγη ηλεκτρονίων που δημιουργούνται στους υπεραγωγούς, ανοίγοντας έτσι έναν ακόμη δρόμο προς την επίτευξη υπεραγωγών σε «θερμοκρασία δωματίου». Τι σημαίνουν όλα αυτά όμως και γιατί είναι σημαντικά;

 

Οι υπεραγωγοί είναι υλικά που μπορούν να άγουν τον ηλεκτρισμό με μηδενική αντίσταση, κάτι που σημαίνει ότι, πρακτικά, δεν χάνεται ενέργεια. Στα σημερινά δίκτυα ηλεκτρισμού χάνεται, σε διάφορα σημεία, αθροιστικά περίπου το 10% της παραγόμενης ενέργειας από το εργοστάσιο παραγωγής προς τον τελικό καταναλωτή. Το πρόβλημα με τους υπεραγωγούς, είναι ότι χρειάζονται υπερβολικά χαμηλές θερμοκρασίες για να αποκτήσουν αυτή τη θαυμαστή τους ιδιότητα. Έτσι, οι ερευνητές αναζητούν για δεκαετίες, ένα υλικό που θα επιδεικνύει υπεραγώγιμη συμπεριφορά σε «καθημερινές θερμοκρασίες» ή «θερμοκρασία δωματίου» όπως λέγεται. 

 

Προς τούτο, ερευνούν σύνθετα υλικά και τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων σε αυτά, στα πλαίσια του μοντέλου Fermi-Hubbard (το οποίο είναι ένα μοντέλο που χρησιμοποιείται για να περιγράψει τα ζεύγη ηλεκτρονίων των υπεραγωγών). Το πρόβλημα σε αυτό, είναι ότι όσο περισσότερα σωματίδια εισάγονται στο μοντέλο για να προσομοιωθούν και να βρεθεί η συμπεριφορά του υλικού, τόσο πιο περίπλοκο γίνεται το πρόβλημα και αδύνατο να λυθεί ακόμη και από τους πιο ισχυρούς υπερυπολογιστές.

 

Έτσι, οι ερευνητές της “Quantinuum” χρησιμοποίησαν τον κβαντικό υπολογιστή “Helios-1” για να προσομοιώσουν τις περίπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ πολλών σωματιδίων σε υποψήφια υπεραγώγιμα υλικά. Τα υπολογιστικά τους πειράματα, έδειξαν ότι οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να αποτελέσουν καταλύτη για την εύρεση υπεραγωγών σε «θερμοκρασία δωματίου», κάτι που θα αποτελούσε ανακάλυψη σταθμό με μεγάλο επιστημονικό και κοινωνικό αντίκτυπο και εφαρμογές στην ενέργεια, τις μεταφορές και αλλού όπου χρησιμοποιείται ηλεκτρική ενέργεια.

 

Οι τεχνικές προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπιστούν πριν φτάσουμε σε κβαντικούς υπολογιστές για επιχειρησιακή χρήση, είναι η διάρκεια του χρόνου συνοχής των κβαντικών καταστάσεων, καθώς η παραμικρή διαταραχή από το περιβάλλον είτε ηλεκτρομαγνητικής είτε άλλης φύσης, είναι καίρια για την απώλεια της κβαντικής πληροφορίας σε ένα τέτοιο σύστημα.

 

Έρευνα προς δημοσίευση: https://arxiv.org/abs/2511.02125

 

Φωτογραφία κβαντικού υπολογιστή: https://commons.wikimedia.org/.../File:IQM_Quantum...

 

Περισσότερα για την υπεραγωγιμότητα, τους κβαντικούς υπολογιστές όπως και για πολλά άλλα συναρπαστικά φυσικά φαινόμενα και τεχνολογίες, με χάρτες, διαγράμματα, φωτογραφίες και απλή επιστημονική εξήγηση, θα βρείτε στους τόμους ΙΙ και ΙΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» (εκδόσεις «Οσελότος»), τους οποίους μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!