Saat-saat hening menunjukkan jalan menuju superkonduktor yang lebih baik – Majalah Time.com

  • Whatsapp


Pengukuran presisi tinggi telah memberikan petunjuk penting tentang proses yang mengganggu efisiensi superkonduktor. Pekerjaan pembangunan masa depan pada penelitian ini dapat menawarkan perbaikan dalam berbagai perangkat superkonduktor, seperti komputer kuantum dan detektor partikel sensitif.

Bacaan Lainnya

Superkonduktivitas bergantung pada keberadaan elektron yang terikat bersama dalam pasangan Cooper. Dua elektron menjadi berpasangan karena interaksi dengan kisi logam, menyinkronkan satu sama lain meskipun terpisah ratusan nanometer. Di bawah suhu kritis, pasangan Cooper ini bertindak sebagai cairan yang tidak menghilangkan energi, sehingga tidak memberikan hambatan terhadap arus listrik.

Tetapi pasangan Cooper terkadang putus, menghilang menjadi dua kuasipartikel – elektron tidak berpasangan – yang menghambat kinerja superkonduktor. Para ilmuwan masih tidak tahu mengapa pasangan Cooper putus, tetapi kehadiran kuasipartikel memperkenalkan kebisingan ke dalam teknologi berbasis superkonduktor.

‘Bahkan jika hanya ada satu kuasipartikel per miliar pasangan Cooper, itu akan membatasi kinerja bit kuantum dan mencegah komputer kuantum beroperasi dengan sempurna,’ kata Elsa Mannila, yang meneliti kuasipartikel di Universitas Aalto sebelum pindah ke Pusat Penelitian Teknis VTT Finlandia. ‘Jika ada lebih banyak partikel yang tidak berpasangan, masa pakai qubit juga lebih pendek,’ tambahnya.

Memahami asal usul kuasipartikel ini – dengan kata lain, mengetahui mengapa pasangan Cooper putus – akan menjadi langkah menuju peningkatan kinerja superkonduktor dan banyak teknologi yang mengandalkannya. Untuk menjawab pertanyaan itu, para peneliti di Aalto secara tepat mengukur dinamika pemutusan pasangan Cooper dalam sebuah superkonduktor.

‘Orang biasanya mengukur jumlah rata-rata kuasipartikel, jadi mereka tidak tahu seperti apa urutannya dari waktu ke waktu. Kami ingin mengetahui dengan tepat kapan pasangan Cooper putus dan berapa banyak pasangan yang putus pada saat yang sama,’ jelas Profesor Jukka Pekola dari Universitas Aalto.

Bersama dengan peneliti dari Universitas Lund dan VTT, tim di Aalto membuat percobaan untuk mendeteksi sejumlah kecil kuasipartikel secara real-time. Peralatan terdiri dari superkonduktor aluminium skala mikron yang dipisahkan dari konduktor normal – tembaga metalik – oleh lapisan isolasi tipis. Ketika pasangan Cooper di superkonduktor putus, kuasipartikel akan menembus isolasi ke tembaga, di mana para peneliti mengamatinya dengan detektor muatan.

‘Tantangannya benar-benar dalam mendapatkan banyak hal untuk bekerja sama,’ kata Mannila. Analisis bergantung pada hanya memiliki sejumlah kecil kuasipartikel, yang berarti eksperimen di fasilitas OtaNano Aalto harus terlindung dari radiasi dan gangguan eksternal serta didinginkan hingga mendekati nol mutlak. Para peneliti juga perlu mendeteksi peristiwa tunneling secara real-time dengan resolusi mikrodetik, yang mereka capai dengan penguat superkonduktor ultra-low-noise yang dikembangkan oleh Quantum Technology Finland dan VTT.

Para peneliti menemukan bahwa pasangan Cooper pecah dalam ledakan, dengan periode hening yang lama terganggu oleh gelombang kuasipartikel yang sangat singkat. ‘Gambaran yang muncul adalah sebagian besar keheningan dan kemudian kadang-kadang satu atau lebih pasangan Cooper pecah, dan itu mengarah pada ledakan terowongan,’ kata Mannila. ‘Jadi satu peristiwa pemutusan mungkin merusak lebih dari satu pasangan Cooper pada satu waktu.’

Periode hening beberapa kali lipat lebih lama dari ledakan. Superkonduktor sepenuhnya bebas dari kuasipartikel selama beberapa detik pada suatu waktu, yang jauh lebih lama daripada yang dibutuhkan untuk operasi qubit. ‘Seseorang selalu ingin menyingkirkan kuasipartikel,’ kata Pekola. ‘Studi kami menandai langkah penting menuju pembangunan perangkat superkonduktor yang berfungsi ideal.’



Pos terkait

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *