Oggetti quantistici magnetici nei superconduttori, i cosiddetti "flussini, " sono particolarmente adatti per l'archiviazione e l'elaborazione di bit di dati. I circuiti di computer basati sui flussini potrebbero funzionare a velocità notevolmente più elevate dissipando molto meno calore. I fisici che lavorano con Wolfgang Lang all'Università di Vienna e i loro colleghi al Johannes-Kepler- L'Università di Linz ha sviluppato un "astuccio per uova quantiche" con un metodo nuovo e semplice. Hanno realizzato una disposizione stabile e regolare di centinaia di migliaia di flusoni, uno sviluppo rivoluzionario per i circuiti basati sui flussoni. I risultati appaiono sulla rivista Revisione fisica applicata dell'American Physical Society.

L'accelerazione dell'elaborazione dei dati nei computer va di pari passo con una maggiore generazione di calore, che limita le prestazioni dei computer veloci. I ricercatori perseguono quindi circuiti digitali basati su superconduttori, materiali che possono trasportare elettricità senza perdite se raffreddati al di sotto di una certa temperatura critica.

Oggetti quantistici magnetici nei superconduttori

All'interno di un superconduttore, un campo magnetico può esistere solo in piccoli pezzi quantizzati chiamati flussoni. Questi sono particolarmente adatti per la memorizzazione e l'elaborazione di bit di dati. In un superconduttore omogeneo, i flussoni sono disposti in un reticolo esagonale. Utilizzando le moderne nanotecnologie, ricercatori dell'Università di Vienna e dell'Università Johannes-Kepler di Linz hanno costruito trappole artificiali per i flussoni. Per mezzo di queste trappole, i flussoni sono forzati in una formazione predefinita.

L'importanza del non equilibrio

Fino ad ora, i flussi possono essere osservati solo in un equilibrio termodinamico, cioè., in una disposizione uniforme. "Se proviamo a impilare due uova una sopra l'altra in un cartone e lasciamo vuoto il pozzo adiacente, l'uovo rotolerebbe rapidamente fino a uno stato di equilibrio con esattamente un uovo in ogni buca, " spiega Wolfgang Lang dell'Università di Vienna. Dal punto di vista dell'elaborazione dei dati, però, il cartone delle uova completamente pieno contiene poche informazioni ed è quindi inutile. Sarebbe molto più utile posizionare le uova secondo uno schema predefinito. Così, Per esempio, I codici QR riconosciuti dagli smartphone potrebbero essere realizzati in un cartone delle uova, ovviamente, una grande quantità di informazioni.

Alla nanoscala, i ricercatori hanno ora compiuto un passo importante dimostrando per la prima volta uno stato stabile di non equilibrio dei flussi in una serie di oltre 180, 000 trappole artificiali. A seconda del campo magnetico esterno, i flussoni si dispongono in zone terrazzate in cui ogni trappola non cattura alcun flussone, esattamente uno, o più flussoni. "Anche dopo un periodo di giorni, abbiamo osservato esattamente la stessa disposizione dei flussoni:una stabilità a lungo termine che è piuttosto sorprendente per un sistema quantistico, " dice Georg Zechner dell'Università di Vienna, l'autore principale dello studio.

Nanopatterning di superconduttori mediante fasci di ioni

"L'irradiazione mascherata del fascio ionico consente la fabbricazione di nanostrutture nei superconduttori in un unico passaggio. Può essere applicata in modo efficiente nel tempo a grandi aree, può essere portato su scala industriale e non richiede alcun processo chimico, " afferma Johannes D. Pedarnig dell'Istituto di fisica applicata presso l'Università Johannes-Kepler di Linz. A seconda della maschera utilizzata, virtualmente qualsiasi struttura desiderata può essere modellata nel superconduttore. Gli scienziati stanno ora pianificando ulteriori esperimenti su nanostrutture più sofisticate, che dovrebbe dimostrare il trasferimento sistematico di flussoni da una trappola all'altra. Questo potrebbe essere un altro passo pionieristico verso lo sviluppo di circuiti per computer veloci basati sui flussini.