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物理學家發明通量電容器,打破時間反轉對稱性

在熱門電影《回到未來》(Back to the Future)中,一個古怪的科學家創造了一個時間機器,它運行在一個通量電容器上。現在,來自澳大利亞和瑞士的一組實際物理學家提出了一種裝置,該裝置利用在電容器周圍磁通的量子隧道效應,打破時間反轉的對稱性。發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上的這項研究提出了新一代電子循環器,它們是控制微波信號移動方向的設備。

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電子環行器使信息在一個特定的方向上移動,就像一個旋轉木馬,但在循環系統中,「流量」必須在進入後的下一個出口。

博科園-科學科普:它代表了兩個澳大利亞研究委員會卓越中心的合作:工程量子系統中心(EQUS)和未來低能源電子技術(艦隊)中心。艦隊副研究員賈里德·科爾教授(在RMIT大學工作)說:這一裝置是由超導體建造的,在這種裝置中,電可以無電阻地流動。科爾教授說:我們提出了兩種可能的電路,其中一種類似於電影通量電容器的標誌性的三尖星設計。(見下圖)。在其中,量子『管』的磁通量可以通過一個被稱為量子隧穿的過程繞過一個中央電容器,在那裡他們克服了傳統上不可逾越的障礙。

提出了循環器的示意圖表示,圖片:FLEET

湯姆·斯塔斯教授(昆士蘭大學)說:磁場和電荷的結合導致了物理學家所說的打破時間逆轉的對稱性。不幸的是,這種影響不允許我們真正回到過去。相反,這意味著信號只能在一個方向上繞著電路傳播,就像環形車道上的汽車一樣。這樣的裝置可以用來分離實驗裝置的各個部分,這在單個部件是極其敏感的量子系統時至關重要。該研究的主要作者克萊門斯·穆勒博士說:這一設備是下一代技術的重要組成部分,包括廣受歡迎的量子計算機。Mueller博士說:研究對擴大這項技術邁出了重要的一步,研究人員需要在量子計算機周圍精確地控制和測量信號。

微波循環器的操作類似於從後到未來的通量電容器,圖片:FLEET

在更近的一段時間內,該研究可以應用於手機和wifi天線的更好的電子產品的開發和改進雷達。該論文發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。這兩個卓越的ARC中心是澳大利亞量子研究的重要力量。程量子系統(EQUS)研究中心的研究人員正在建造利用量子物理的全光譜的量子機器。在未來的低能源電子技術(艦隊)中,卓越的ARC中心正在開發新一代的超低能耗電子產品,以應對計算中能源使用的日益增加的挑戰。

博科園-科學科普|參考期刊文獻:物理評論快報|來自:FLEET

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