Wissenschaftler haben ein neuartiges Instrument entwickelt, mit dem drei verschiedene Messungen im Atommaßstab gleichzeitig durchgeführt werden können.
Das Gerät wird Forschern helfen, neue Erkenntnisse über die Eigenschaften spezieller Materialien zu gewinnen, die für die Entwicklung der nächsten Generation von Materialien von entscheidender Bedeutung sind. Quantencomputer .
Sie hoffen, uns damit einen Schritt näher zu bringen vielbeschworen Revolution im Rechnen durch Quantencomputer und -geräte.
VERBINDUNG: 7 GRÜNDE, WARUM WIR ÜBER QUANTUM-COMPUTER AUFREGEN SOLLTEN
Präzise Messungen im Atommaßstab
Die neue Technologie, die von Wissenschaftlern des Nationalen Instituts für Standards und Technologie NIST entwickelt wurde, ist in der Lage, einzelne Atome abzubilden, Hügel und Täler auf atomarer Ebene auf Metall- und Isolieroberflächen abzubilden und den Stromfluss über Atome aufzuzeichnen.dünne Materialien, die riesigen Magnetfeldern ausgesetzt sind. Darüber hinaus kann dies alles gleichzeitig ausgeführt werden.
Das Schweizer Taschenmesser für Atommessungen wurde entwickelt von NIST-Forscher Joseph Stroscio und seine Kollegen, darunter Johannes Schwenk und Sungmin Kim. Das Team präsentierte kürzlich eine detaillierte Papier beim Bau des Geräts für die Überprüfung wissenschaftlicher Instrumente .
"Wir beschreiben eine Blaupause, die andere Leute kopieren können", sagte Stroscio in a Pressemitteilung . "Sie können ihre Instrumente modifizieren; sie müssen keine neue Ausrüstung kaufen."
Entscheidend für die Zukunft des Quantencomputers
Da das Instrument gleichzeitig Messungen im Maßstab von Nanometern bis Millimetern durchführen kann, kann es Forschern helfen, die atomaren Ursprünge mehrerer ungewöhnlicher Eigenschaften in Materialien genau zu analysieren, die sich für ein neues Material als entscheidend erweisen können. Erzeugung von Computern und Kommunikationsgeräte.
"Indem wir das Atom mit dem großen Maßstab verbinden, können wir Materialien auf eine Weise charakterisieren, die wir vorher nicht konnten", sagte Stroscio.
Das Instrument enthält drei Präzisionsmessgeräte. Dazu gehören ein Rasterkraftmikroskop AFM und ein Rastertunnelmikroskop STM, mit denen Forscher die mikroskopischen Eigenschaften von Festkörpern untersuchen können. Das dritte Werkzeug dient zur Aufzeichnung dermakroskopische Eigenschaft des magnetischen Transports - das ist der Stromfluss bei Vorhandensein eines Magnetfelds.
"Keine einzige Art von Messung liefert alle Antworten zum Verständnis von Quantenmaterialien", erklärte der NIST-Forscher Nikolai Zhitenev. "Dieses Gerät mit mehreren Messwerkzeugen bietet ein umfassenderes Bild dieser Materialien."
Erstellen eines Drei-in-Eins-Geräts
Um das Instrument zu bauen, entwarf das NIST-Team kompaktere Versionen bestehender AFM- und Magnettransport-Messgeräte. Anschließend wurden die Werkzeuge in ein vorhandenes STM integriert.
Die einzelnen Teile sind in einem Kryostaten montiert, einem Gerät, das das System auf ein Hundertstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abkühlt. Dies minimiert den zufälligen Quantenjitter von Atompartikeln und macht gleichzeitig großräumige Quanteneffekte deutlicher und einfachermessen.
Das Drei-in-Eins-Gerät, das vor externen elektrischen Störungen geschützt ist, ist fünf- bis zehnmal empfindlicher als alle bisherigen ähnlichen Instrumente, sagen die Forscher.
Das Team, erklärt Stroscio, hatte jahrelang Probleme, das elektrische Rauschen bei den Messungen seines Geräts drastisch zu reduzieren :
"Wir haben jetzt die ultimative Auflösung erreicht, die durch thermische und Quantengrenzen in diesem neuen Instrument gegeben ist", sagte Stroscio.
"Es fühlt sich an, als hätte ich den höchsten Gipfel der Rocky Mountains bestiegen", fügte er hinzu. "Es ist eine schöne Synthese von allem, was ich in den letzten über 30 Jahren gelernt habe."
Da viele glauben, dass eine Revolution im Bereich des Quantencomputers am Horizont steht, werden Tools wie diese wahrscheinlich eine große Rolle spielen. Erstellen der Maschinen das wird die Zukunft antreiben.