Графен применят в квантовом компьютере

04.01.2014

Удивительный материал графен сейчас служит объектом изучения во многих лабораториях по всему миру. Исследователям из Массачусетского технологического института (MIT) удалось обнаружить дополнительный потенциал использования материала, состоящего из одного слоя атомов углерода, открыв неожиданные свойства, проявляемые им при определенных условиях. По мнению специалистов, эти свойства могут найти применение в квантовых вычислениях.

Как оказалось, под воздействием очень сильного магнитного поля и очень низкой температуры графен фильтрует электроны по спину - привычные нам электронные приборы этого качества лишены.

Если подать напряжение на кусочек графена при обычных условиях, по нему потечет ток. Однако стоит приложить магнитное поле, силовые линии которого перпендикулярны плоскости графена, его поведение меняется: ток протекает только по краю кусочка, а центральная часть становится диэлектриком. Более того, ток течет только в одном направлении, зависящем от направления силовых линий магнитного поля. Этот эффект известен как квантовый эффект Холла.

Исследователи сделали следующий шаг, приложив второе магнитное поле параллельно листу графена, и это снова изменило его поведение. Электроны получили возможность двигаться в обоих направлениях, причем электроны с положительным спином двигались в одном направлении, а с отрицательным - в противоположном.

Сегрегация электронов по спину свойственна топологическим изоляторам, но в обычных проводниках она не наблюдается. По словам ученых, им удалось создать особый вид проводника, заставив один материал вести себя как другой. Более того, меняя магнитное поле, можно управлять обнаруженным краевым эффектом. Как утверждается, на этом принципе можно построить транзисторы и более сложные цепи, которые пока не удавалось реализовать средствами существующих материалов.

В частности, ученые видят в открытии потенциал графена применительно к созданию квантового компьютера. Конечно, пока до практического применения эффекта далеко: он наблюдается при индукции магнитного поля 35 Тл, что примерно на порядок больше, чем в МРТ, и при температуре, которая всего на 0,3°С выше абсолютного нуля.

Впрочем, ученым уже удалось выявить подобный эффект в поле с индукцией всего 1 Тл и при более высоких температурах.

<< Назад: Миниатюрное зарядное устройство для ноутбуков 04.01.2014

>> Вперед: Микросхемы мобильной памяти LPDDR4 DRAM плотностью 8 Гбит 03.01.2014

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Модернизация аккумуляторов с помощью белка кукурузы 28.04.2025 Одной из самых перспективных альтернатив традиционным литий-ионным аккумуляторам являются литий-серные батареи. Они обладают рядом значительных преимуществ: легче, дешевле и способны содержать больше энергии. Кроме того, в их конструкции не используются токсичные металлы, такие как кобальт или никель. Однако на пути к массовому применению литий-серных аккумуляторов стоит серьезная преграда - ограниченный срок службы. Основная проблема заключается в так называемом "шаттл-эффекте", когда сера проникает через электролит и разрушает структуру батареи, что сокращает ее эффективность. Недавние исследования, проведенные учеными, предложили решение этой проблемы с использованием кукурузного белка. В ходе эксперимента было установлено, что создание защитного барьера из этого белка в сочетании с гибким полимером значительно повышает работоспособность аккумуляторов. Такой подход позволил увеличить число рабочих циклов батарей до 500 без существенной потери заряда, что является значительным достижением. Кэти Чжун, автор исследования, подчеркнула, что разработанный метод является одновременно простым и эффективным для улучшения работы литий-серных батарей. Белок кукурузы, состоящий из аминокислот, взаимодействует с материалами батареи, что способствует лучшему движению литиевых ионов и снижает негативные последствия "шаттл-эффекта". Важно отметить, что для придания белку необходимой стабильности и эффективности, ученые использовали полимер, который разгладил его естественную сложную структуру. Джин Лю, соавтор работы, отметил, что кукурузный белок является природным, доступным и прочным материалом, идеально подходящим для использования в аккумуляторах. Он подчеркнул, что это открытие откроет новые горизонты для создания более долговечных и экологически чистых источников энергии. На текущий момент команда ученых планирует продолжить исследования и более детально изучить, как аминокислоты взаимодействуют с другими компонентами батарей. Одной из ключевых задач остается поиск оптимальной структуры белка, которая максимально эффективно борется с проблемами, такими как утечка серы и образование дендритов, что также способствует увеличению срока службы батарей. Это открытие может стать важным шагом в создании более устойчивых и экологичных аккумуляторов. Благодаря использованию кукурузного белка, который является доступным и дешевым материалом, литий-серные батареи смогут стать реальной альтернативой более дорогим и загрязняющим технологиям. В будущем мы, вероятно, увидим значительно улучшенные батареи, которые будут использоваться не только в мобильных устройствах, но и в других сферах, таких как электромобили и хранение энергии для возобновляемых источников.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025