Voiko energiahäviö olla nolla 1,58-mitoissa?

15.07.2024

Utrecht-energiahavio-ja-1-58-mitat-600-t.jpgEntä jos löytäisimme tavan saada sähkövirrat kulkemaan ilman energiahävikkiä? Lupaava lähestymistapa tällaiseen löytyy topologisien eristeiden käytöstä. Niiden tiedetään omaavan yksi (lanka), kaksi (arkki) ja kolme (kuutio) ulottuvuutta; joilla kaikilla on erilaisia mahdollisilla sovelluksilla elektronisissa laitteissa.

QuMAT-konsortiossa Utrechtin yliopiston teoreettiset fyysikot yhdessä Shanghai Jiao Tong -yliopiston tutkijoiden kanssa ovat osoittaneet, että voi olla monia tiloja, joissa ei ole energiahäviötä, ja sellainen saattaa olla jossain yhden ja kahden ulottuvuuden välillä.

Tällaisissa esimerkiksi 1,58:n mitoissa olevia topologisia eristeitä voitaisiin käyttää energiatehokkaaseen tietojenkäsittelyyn.

Voi olla vaikea kuvitella 1,58-mittoja, mutta idea on tutumpi kuin luuletkaan. Tällaisia ulottuvuuksia löytyy fraktaalirakenteista, kuten keuhkoistasi, aivojen hermosolujen verkostosta tai Romanesco-parsakaalista.

Kasvattamalla kemiallista alkuainetta (vismuttia) puolijohteen (indiumantimonidi) päälle kiinalaiset tiedemiehet saivat aikaan fraktaalirakenteita, jotka muodostuivat spontaanisti kasvuolosuhteita vaihtelemalla. Utrechtin tutkijat osoittivat sitten teoreettisesti, että näistä rakenteista syntyi nollaulotteisia kulmatiloja ja häviöttömästi yksiulotteisia reunatiloja.

"Katsomalla ulottuvuuksien väliä löysimme parhaan kahdesta maailmasta", sanoo Cristiane Morais Smith, joka on johtanut teoreettista tutkimusta Utrechtin yliopistossa.

"Fraktaalit käyttäytyvät kuin kaksiulotteiset topologiset eristeet äärellisillä energioilla, ja samalla niiden kulmissa on nollaenergialla tila, jota voitaisiin käyttää kubittina, kvanttitietokoneiden rakennuspalikoita. Näin ollen löytö avaa uusia polkuja kauan toivotuille kubiteille."

Jatkotutkimuksessa Kiinassa toimiva koeryhmä yrittää kasvattaa suprajohteen fraktaalirakenteen päälle. Näissä fraktaaleissa on monia aukkoja ja monien niiden ympärillä kulkee häviöttömät virrat. Niitä voitaisiin käyttää energiatehokkaassa tietojenkäsittelyssä.

Rakenteiden kulmissa on myös nollaenergiatiloja, mikä yhdistää yksiulotteisen ja kaksiulotteisen maailman parhaat puolet Morais Smithin mukaan.

"Jos tämä toimii, se saattaa paljastaa vielä enemmän odottamattomia salaisuuksia ulottuvuudessa 1.58", hän sanoo. "Fraktaalien topologiset piirteet osoittavat todella rikkautta mennessään kartoittamattomiin ulottuvuuksiin."

Aiheesta aiemmin:

Uusia ja yllättäviä topologiota

Kohti topologisia kubitteja

Uusia näkemyksiä suprajohtavuuden tutkimuksiin

19.06.2025Atomin täydellinen laskeutuminen atomihilaan
19.06.2025Magnetismia ei-magneettiseen materiaaliin
19.06.2025Jättimäistä venytystä kvanttimateriaalissa
18.06.2025Ensimmäinen 2D-piirinen tietokone ilman piitä
18.06.2025Valon taika: Kymmeniä kuvia piilotettuna yhdelle näytölle
17.06.2025Nanorakenteiden sotkuja selvitellen
17.06.2025Magnonien valjastaminen ja kvanttilaskennan tulevaisuus
16.06.2025Suprajohtava kineettinen induktanssi
16.06.2025Pyöritä sähkömoottoria ilman metallia!
14.06.2025Geneettisen "kytkin" kasveille
13.06.2025Seuraavan sukupolven transistorit ovat lupaavia
13.06.2025Transistoreita DNA-tunnistukseen
12.06.2025Fotoniprosessori voisi virtaviivaistaa 6Gn signaalinkäsittelyn
12.06.2025Ensimmäinen massamarkkinoiden neuromorfinen mikro-ohjain
12.06.2025Suurpanostus tekoälypiirien valmistukseen
11.06.2025Eksoottisen materiaalin magnetismi avaa tien vankoille kvanttitietokoneille
11.06.2025Kvanttitietokoneilla tehostetaan koneoppimisalgoritmeja
11.06.2025Uusi maailmanennätys kubitin toiminnan tarkkuudessa
10.06.2025Energiatehokas ja tarkka mittausjärjestelmä
10.06.2025Tehokas käyttäytymisen tunnistus
09.06.2025Kiraalinen fotoninen rakenne ja muisti
09.06.2025Tekoälyllä toimiva elektroninen nenä
07.06.2025Kadonneiden kuparilajien tapaus
06.06.2025Kymmenientuhansien elektronien reaaliaikainen simulointi
06.06.2025Kvanttisilmät energianhukan etsinnässä
05.06.2025Puolijohdeteknologia, joka tehostaa 6G-ketjua
05.06.2025Alkeispuolijohteita, joilla on viritettäviä elektronisia ominaisuuksia
04.06.2025Räätälöityjä 2D-hybridimateriaaleja
04.06.2025Eksoottisia värähtelyjä uusissa materiaaleissa
03.06.2025Elektronin unohdettu ominaisuus
03.06.2025Tussimuste grafeenipohjaiseksi sähköpiiriksi
02.06.2025Metallivilla: tulevaisuuden akkujen materiaali
02.06.2025Langatonta kapasitiivista latausta sähköautoille
31.05.2025Katot ja ajoneuvot yhdistäen saavutetaan hiilineutraalisuus
30.05.2025Harvinaisista maametalleista vapaita magneetteja
30.05.2025Perunakuvioitu valopurje nanosatelliiteille
30.05.2025Galaksista kierrätystä
29.05.2025Tutkijat löysivät kiteitä, joilla voi olla mullistavia ominaisuuksia
29.05.2025Räpyttelevä robotti jäljittelee lentävää hyönteistä
29.05.2025Valokypärällä ohjattavia torakkakyborgeja
29.05.2025Miten lintujen pesät pysyvät koossa?
28.05.20252D-kupariboridin synteesi avaa uuden luokan edistyneitä materiaaleja
28.05.2025Nanomateriaali energian varastointiin ja ympäristösovelluksiin
27.05.2025Mikroaaltojen nopeudensäätöä
27.05.2025Kiraalinen ja magneettinen suprajohde
27.05.2025Sirulle integroitava optinen isolaattori
27.05.2025Havaita alkoholia älypuhelimen kameralla
26.05.2025Hiilen talteenottoa pelkällä auringonvalolla
26.05.2025Vähemmän energiaa käyttäviä muistitekniikoita
23.05.2025Edullisia ja ekologisia virtausakkujen materiaaleja
23.05.2025Nanoteknistä lämpösähköä kiinteän olomuodon jäähdytyksen
22.05.2025Maailman ohuin puolijohdeliitos kvanttimateriaalin sisällä
22.05.2025Perovskiittisten aurinkokennojen tehokkuuden parantaminen
21.05.2025Kohti petahertsistä fototransistoria
21.05.2025Savesta ympäristöystävällisiä kvanttiteknologioita
21.05.2025Alumiinikompleksit kiinteän olomuodon valonsäteilijöiksi
20.05.2025Uusi idea lämpötilansäädössä: Adaptiivinen optoelektroniikka
20.05.2025Epäorgaaniset sähköoptiset materiaalit
20.05.2025Suprajohtavat diodit ovat tulevaisuus
19.05.2025Piensatelliittien tiedonsiirto tehokkaammaksi
19.05.2025Polaritonit helpommin tutkittaviksi
17.05.2025Ympäristöystävällisempiä, halvempia ja kirkkaampia näyttöruutuja
16.05.2025Yksittäisfotonien teknologia tukee kvanttitietoliikenneverkkoa
15.05.2025Wurtsiitin räätälöinti seuraavan sukupolven elektroniikalle
14.05.2025Ratkaisuja fuusiotekniikan haasteisiin
14.05.2025Musta laatikko sähkönjakeluverkon toiminnan mallintamiseen
13.05.2025Nanohiili karbyyni soveltuu transistorin perustaksi
13.05.2025Superkondensaattoreita akkujärjestelmiin ja mikrosiruille
13.05.2025Hiilinanoputkista joustavia generaattoreita ja antureita
12.05.2025Yksi täysvärinen lasi lisättyyn todellisuuteen
10.05.2025Virtsasta vetyä
10.05.2025Kiraalinen kvanttitila topologisessa materiaalissa
09.05.2025Syviä kaivantoja 3D-tulostuksella RF-komponenteille
08.05.2025Asynkroninen optinen kiihdytinsiru
08.05.2025Nanoputket voivat puristaa esiin uusia materiaaleja
08.05.2025Uusi käänne akkujen suunnitteluun
07.05.2025Tarkkailla nesteiden ultranopeaa sähkövarausta
06.05.2025Tehokkaampaa optista kvanttiteleportaatiota
06.05.2025Hybridi lomittuminen ja virhekorjaus kvanttiverkon solmussa
05.05.2025Rakentaa kvanttitietokone käänteisessä järjestyksessä
05.05.2025IQM julkistaa resonaattorikeskeisen tähtiarkkitehtuurin
05.05.2025CMOS-tekniikkaa kvanttilaskentaan
02.05.2025Molekyylistä materiaali tietokonesiruille
02.05.2025Voisiko nanosiruja valmistaa lähellä atomitasoa
01.05.2025Fotoninen tietojenkäsittely askeltaa kohti toteutumista
30.04.2025Tekoäly oppii paljastamaan kiteiden atomirakenteen
30.04.2025Neurokvanttihyppy optimaalisten ratkaisujen löytämisessä
29.04.2025Laskentaa muistissa sähkökemiallisilla rakenteilla
29.04.2025Yksittäisten spinien havaitseminen sähköisesti
28.04.2025Spinistä varaukseen muunnos ilman magneettisia elektrodeja
28.04.2025Hallita kolmiulotteisen suprajohtavan nanorakenteen ominaisuuksia
28.04.2025Kaarevat neutronisäteet voivat tuoda etuja teollisuudelle
26.04.2025Katalyyttien tehostusta spineillä ja yksittäisillä atomeilla
25.04.2025Tehokkaampia akkuelektrodeja
25.04.2025Uusvanha kvanttitietokonearkkitehtuuri erillisellä muistilla ja prosessorilla
24.04.2025Analyysi älykkään nanofotoniikan nykytilasta
23.04.2025Kvantti-internetin läpimurto - laboratoriosta reaalimaailmaan
23.04.2025Ohut jäähdytysratkaisu mobiileille ja laseri mikrosirua jäähdyttämään
22.04.2025Wurtsiittiferrosähköistä elektroniikkaa
22.04.20252D-materiaalit mutkalle ja avaruuteen

Näytä lisää »