Un circolatore elettronico mantiene le informazioni in movimento in una certa direzione, molto simile a una rotonda. (Ma in un circolatore, il "traffico" deve sempre prendere l'uscita successiva dopo essere entrato.)
Nella famosa serie di film "Ritorno al futuro", uno scienziato eccentrico crea una macchina del tempo che funziona con un condensatore di flusso.
Ora un gruppo di fisici reali dall'Australia e dalla Svizzera ha proposto un dispositivo che utilizza il tunneling quantistico del flusso magnetico attorno a un condensatore, rottura della simmetria di inversione temporale.
La ricerca, pubblicato questa settimana in Lettere di revisione fisica , propone una nuova generazione di circolatori elettronici, che sono dispositivi che controllano la direzione in cui si muovono i segnali a microonde.
Rappresenta una collaborazione tra due centri di eccellenza dell'Australian Research Council:il Center for Engineered Quantum Systems (EQUS) e il Center for Future Low-Energy Electronics Technologies (FLEET).
Il professor Jared Cole, ricercatore associato della FLEET (che lavora alla RMIT University), ha affermato che il dispositivo proposto è costituito da un superconduttore, in cui l'elettricità può fluire senza resistenza elettrica.
Il professor Cole ha aggiunto, "Proponiamo due diversi circuiti possibili, uno dei quali ricorda l'iconico design a stella a tre punte del condensatore di flusso cinematografico. (Vedi immagini.)
"Dentro, "tubi" quantistici di flusso magnetico possono muoversi attorno a un condensatore centrale mediante un processo noto come tunneling quantistico, dove superano ostacoli classicamente insormontabili."
Rappresentazione schematica del circolatore proposto. Credito:FLEET
La combinazione di campi magnetici e cariche elettriche porta a ciò che i fisici chiamano simmetria di inversione temporale rotta.
"Purtroppo questo effetto non ci permette di viaggiare effettivamente indietro nel tempo, Ha detto il professor Tom Stace (Università del Queensland).
"Anziché, significa che i segnali circolano intorno al circuito in una sola direzione, proprio come le auto su una rotonda, " Egli ha detto.
Tale dispositivo può essere utilizzato ad esempio per isolare tra loro parti di un apparato sperimentale, che è cruciale quando le singole parti sono sistemi quantistici estremamente sensibili.
L'autore principale, il dott. Clemens Mueller (ETH Zurigo) ha affermato che questo dispositivo è un componente cruciale per le tecnologie di prossima generazione, compreso il tanto ricercato computer quantistico.
Il dottor Mueller ha detto, "La nostra ricerca fa un passo importante verso il potenziamento di questa tecnologia, dove i ricercatori devono dirigere con precisione i segnali di controllo e misurazione attorno a un computer quantistico".
Il funzionamento del circolatore a microonde ricorda il condensatore di flusso di Ritorno al futuro. Credito:FLEET
A breve termine, la ricerca potrebbe trovare applicazione nello sviluppo di una migliore elettronica per telefoni cellulari e antenne wifi e nel miglioramento dei radar.
La carta, "Un passivo su chip, circolatore superconduttore che utilizza un anello di giunzioni a tunnel, " è stato pubblicato in Lettere di revisione fisica il 23 maggio 2018.
I due Centri di eccellenza ARC partecipanti fanno parte della forza significativa dell'Australia nella ricerca quantistica.
I ricercatori dell'ARC Center of Excellence for Engineered Quantum Systems (EQUS) stanno costruendo macchine quantistiche che sfruttano l'intero spettro della fisica quantistica.
L'ARC Center of Excellence in Future Low-Energy Electronics Technologies (FLEET) sta sviluppando una nuova generazione di elettronica a bassissima energia per affrontare la crescente sfida dell'uso dell'energia nel calcolo.
