Портал функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций.

Дрессировка кошек Шрёдингера в промышленных масштабах

Александр Загоскин, университет Лафборо (Великобритания)

Окончание. Начало см. «Наука и жизнь» № 7, 2021 г.

Коммерческий адиабатический квантовый компьютер D-Wave 2000Q в лаборатории. Он содержит 2000 кубитов и имеет статус неуниверсального аналогового компьютера. Почти весь его объём занимает «холодильник». В настоящее время анонсирована модель с 5000 кубитами. Фото: D-Wave Systems.

Явление сверхпроводимости было открыто больше ста лет назад — когда научились получать достаточно низкие температуры. Оказалось, что ртуть при температуре 4,15 К внезапно перестаёт оказывать сопротивление электрическому току. После этого открытия прошло почти полвека, пока американцы Джон Бардин, Леон Купер, Джон Шриффер и советский физик Николай Боголюбов независимо не построили теорию этого явления (известную как теория БКШ). Оказалось, что сверхпроводимость — квантовое явление, вызванное тем, что электроны в металле слегка притягиваются друг к другу, хотя, казалось бы, одноимённые заряды должны отталкиваться. Это можно очень приблизительно представить себе так: металл — кристаллическая решётка из положительно заряженных ионов, в которой свободно перемещаются электроны проводимости. Летящий электрон притягивает к себе ионы. Но ионы массивные; электрон улетел — а ионы всё ещё продолжают двигаться туда, где его уже нет. Получается небольшой локальный избыток положительного заряда, и к этому заряду притягивается какой-нибудь другой электрон. Выходит, что он как бы притянулся к первому электрону.

Если это слабое электрон-электронное притяжение всё-таки окажется достаточно сильным, то при понижении температуры электронная система в какой-то момент потеряет устойчивость и скачком перейдёт в сверхпроводящее состояние. В сверхпроводящем состоянии часть электронов образует куперовские пары — то есть двойки электронов, ведущие себя согласованно, как одна частица. Происходит такой переход при достаточно низкой температуре. Например, в ниобии при 9,2 К, а в алюминии — при 1,19 К (эти два металла чаще всего используют для изготовления кубитов)...




Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее