Analüüs: Teadus & Tehnoloogia — 16. oktoobril 2026
Ühe aatomi kõrgused astmed suunavad ülijuhtivaid “vortekseid” (vortices) enam kui 1000 korda kergemini
Jaapani Riikliku Materjaliteaduse Instituudi teadlased teatavad, et vaid ühe aatomi kõrgused astmed võivad toimida rööbastena “kvantvorteksitele” (quantum vortices) üliõhukeses ülijuhis. Nelja klemmiga takistuse mõõtmised näitasid, et vahepealsetel magnetväljadel liikusid “vorteksid” (vortices) astmete suunas enam kui 1000 korda kergemini kui risti nendega. Skaneeriv tunnelmikroskoopia kinnitas paralleelseid astmeid ja nendel paiknevaid “vortekseid” (vortices). Tulemus, mis ilmus ajakirjas Physical Review B, on haruldane suunatud juhtimise demonstratsioon kahemõõtmelistes ülijuhtides.
Ülijuhid kannavad voolu takistuseta alla kriitilise temperatuuri, kuid magnetvoog siseneb “vortekstena” (as vortices) — pisikeste tuumadena, mida ümbritseb ringlev ülivool. Kui need “vorteksid” (vortices) liiguvad, tekitavad nad takistust ja soojust, mistõttu nende liikumine määrab sageli praktilise voolupiiri. Vorteksite suunamine aatomiliselt õhukestes kiledes on olnud eriti raske, sest tavapäraseid kinnistamiskohti on napilt ja need on halvasti järjestatud.
Suunavat efekti saab häälestada temperatuuri ja magnetväljaga. Umbes 0,10–0,20 tesla vahel nägi rühm ühemõõtmelist, kinnistamisvaba voolu astmete suunas. Madalaimatel temperatuuridel näis liikumine kulgevat “kvanttunnelimise” (quantum tunneling), mitte klassikalise hüppamise teel. Fakt: anisotroopsus on suur ja väljast sõltuv. Analüüs: kas inseneritud kaldseid pindu saab kasutada seadmetes, mitte jääda labori veidruseks, on endiselt lahtine, nagu ka see, kuidas soojus samadel aatomirööbastel voolaks.
Allikad: ScienceDaily; Physical Review B (Qian et al., 2026); NIMS/MANA.
Ränist “spinnkvbitid” (spin qubits) hoiavad 99,99% värava täpsust, kui kolm “kvbitti” (qubits) juhitakse korraga
RIKEN-i juhitud rühm teatab ajakirjas Nature Physics, et viis ränist “spinnkvbitti” (spin qubits), mida juhiti ühe ühise mikrolainejoone kaudu, saavutasid ühe “kvbiti” (qubit) väravate täpsused tunduvalt üle 99,99%, kui neid juhiti ükshaaval, parimad lähenesid 99,999%-le. Paarikaupa faasikalibreerimise protokolliga hoidsid nad täpsused üle 99,99%, kui töötasid kuni kolme “kvbitiga” (qubit) korraga. Kõigi viie üheaegsel juhtimisel jäi täpsus umbes 99,9% juurde. Ränist “spinnkvbitid” (spin qubits) sobivad olemasoleva kiibitootmisega, kuid paralleelne mikrolainejuhtimine on ajalooliselt täpsust halvendanud.
Peamine veaallikas oli vahelduvvoolu Starki nihe: jagatud mikrolaineajamid nihutavad “kvbittide” (qubits) energiatasemeid ja lisavad soovimatut faasi. Selle asemel, et kalibreerida iga “kvbittide” (qubits) kombinatsioon, kasutasid teadlased paarikaupa kalibreerimisi nende faaside tühistamiseks. Järelejäänud kadu viie “kvbiti” (qubit) juhtimisel omistati koherentsuse kadumisele kõrgemast mikrolainevõimsusest, mitte faasiveale, mille nad olid parandanud.
Fakt: kolme “kvbiti” (qubit) paralleelsed väravad jäävad nüüd üle 99,99% märgi, mida sageli tsiteeritakse praktilise lävena veakindlate arhitektuuride jaoks. Analüüs: jagatud juhtjooned aitavad skaleerimist, kuid ajamist põhjustatud koherentsuse kadu kasvab endiselt “kvbittide” (qubits) arvuga. Seadme ümberkujundamine, mitte ainult tarkvaraline kalibreerimine, otsustab, kas meetod peab vastu suuremates massiivides.
Allikad: Phys.org; Nature Physics (Wu, Camenzind, Tarucha et al., 2026); RIKEN.
Kõrge laenguga ioonide spektrid näitavad, et luteetsiumi tuumad on väiksemad kui “ytterbiumil” (“ytterbium” (ytterbium))
Kasutades äärmusliku ultraviolettkiirguse spektroskoopiat kõrge laenguga ioonidel Tokyo-EBIT-is, võrdles rahvusvaheline rühm otseselt luteetsiumi ja “ytterbiumi” (“ytterbium” (ytterbium)) tuumalaengu raadiusi. Lu⁵⁹⁺, Lu⁶⁰⁺, Yb⁵⁸⁺ ja Yb⁵⁹⁺ emissioonijooned, mis teisendati ülitäpsete aatomistruktuuri arvutustega, näitavad, et luteetsium (Z = 71) on veidi väiksem kui “ytterbium” (ytterbium) (Z = 70). Tulemus ajakirjas Nature Communications pöörab ümber pikaajalise anomaalia, milles paaritu prootoniga luteetsium näis suurem kui tema paarisprootoniga naaber.
Tuumasuurus järeldatakse tavaliselt elektronhajumisest, “müüonsetest” (muonic) aatomitest või neutraalsete ja ühekordselt laetud ioonide laserspektroskoopiast — meetoditest, millega eri elemente ei ole kerge võrrelda. Kõrge laenguga ioonides asuvad allesjäänud elektronid tuuma lähedal, võimendades mahunihet. Uued raadiused taastavad oodatud paaris-paaritu kõikumise N = 94 juures haruldaste muldmetallide piirkonnas.
Fakt: Lu–Yb „pöördumisprobleem“ on selle meetodi all lahendatud. Analüüs: samad andmed näitavad endiselt paaris-paaritu efekte, mida praegused tuumastruktuuri mudelid täielikult ei haara. Kas muster on üldine, selgub naaberharuldaste muldmetallide ja radioaktiivsete tuumaliikidega.
Allikad: Phys.org; Nature Communications (Takacs et al., 2026); National Institutes of Natural Sciences.