Andrew Myers, Stanford Universiteti tərəfindən

Robert Egan tərəfindən redaktə edilmişdir

 Redaktorların qeydləriTəbii və izotopik olaraq hazırlanmış STO üçün sahə, temperatur, asılı dielektrik və polarizasiya məlumatlarının müqayisəsi. Kredit: Elm (2025). DOI: 10.1126/science.adx8657

Superkeçiricilik və kvant hesablamaları nəzəri dairələrdən populyar şüura sızmış iki sahədir. Fizika üzrə 2025-ci il Nobel Mükafatı ultra güclü kompüterləri idarə edə bilən superkeçirici kvant sxemlərindəki işə görə verilib. Lakin daha az məlum olan odur ki, bu perspektivli texnologiyalar çox vaxt yalnız kriogen temperaturlarda – mütləq sıfıra yaxın şəraitdə mümkündür. Təəssüf ki, bir neçə material bu cür ifratları idarə edə bilər. Onların əziz fiziki xassələri soyuduqda yox olur.

Bununla belə, “Science” jurnalında dərc olunmuş yeni məqalədə Stenford Universitetində mühəndislər qrupu perspektivli materialı – stronsium titanatı və ya qısaca olaraq STO-nu diqqətə çatdırır – burada optik və mexaniki xüsusiyyətləri həddindən artıq aşağı temperaturda azalmır, lakin faktiki olaraq əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşır, mövcud materialları geniş fərqlə üstələyir.

Onlar inanırlar ki, bu tapıntılar STO-nun kvant hesablamalarını , kosmik tədqiqatları və digər sahələri növbəti səviyyəyə daşıyan yeni işıq əsaslı və mexaniki kriogen cihazların tikinti bloku ola biləcəyini göstərir .

Stronsium titanat bu gün ən çox istifadə edilən elektro-optik materialdan 40 dəfə güclü elektro-optik effektlərə malikdir. Lakin o, həm də kriogen temperaturda işləyir ki, bu da kvant texnologiyalarında mövcud darboğaz olan kvant çeviriciləri və açarları yaratmaq üçün faydalıdır” deyə tədqiqatın baş müəllifi, elektrik mühəndisliyi professoru Jelena Vuckovic izah etdi.

Pik performans

STO-nun fotonik effektləri “qeyri-xətti” kimi təsvir edilir. Yəni, elektrik sahəsi tətbiq edildikdə, STO onun optik və mexaniki xüsusiyyətlərini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir. STO-da optik qeyri-xəttilik (elektro-optik effekt) işığın tezliyini, fazasını, intensivliyini və əyilməsini digər materialların edə bilməyəcəyi şəkildə dəyişdirmək üçün istifadə edilə bilər. Mühəndislər başqa cür mümkün olmayan yeni aşağı temperaturlu cihazlar yaratmaq üçün bu effektlərdən istifadə edə bilərlər.

STO həm də pyezoelektrikdir, yəni elektrik sahəsi tətbiq olunduqda fiziki olaraq genişlənir və büzülür, bu da kriogen temperaturlarda işləyən yeni elektromexaniki cihazların imkanlarını açır . Tədqiqatçılar qeyd etdilər ki, bu müşahidələr STO-nu kosmosun soyuq genişliklərində və ya raketlərin kriogen yanacaq çənlərində xüsusilə qiymətli edə bilər.

“Aşağı temperaturda stronsium titanat təkcə bizim bildiyimiz ən elektriklə tənzimlənə bilən optik material deyil, həm də ən piezoelektrik cəhətdən tənzimlənən materialdır, deyə Vuckoviçin laboratoriyasında keçmiş doktorantura alimi, hazırda IlliignaaChais Universitetində fakültədə çalışan birinci müəllif Kristofer Anderson vurğulayır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1751428779&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1761289176&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-10-common-crystal-ideal-temperature-technology.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMDkiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MS4wLjczOTAuMTA5Il0sWyJOb3Q_QV9CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMDkiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1761289175933&bpp=1&bdt=186&idt=56&shv=r20251022&mjsv=m202510200101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1761289079%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1761289079%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D87e2ccb6da8adec8%3AT%3D1751372215%3ART%3D1761289079%3AS%3DAA-AfjZUvMhCDRLD_DCppu51g7Xx&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2110954861682&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2623&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=31095376%2C31095410%2C95373974%2C95374289%2C95374627%2C95375702%2C95370792&oid=2&pvsid=3374554594549569&tmod=782522728&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=175

Rəqsdə divar çiçəyi

STO yeni deyil. O, onilliklər ərzində yaxşı öyrənilmişdir, lakin heç vaxt kriogen, elektriklə idarə olunan optika kontekstində olmayıb. “STO xüsusilə xüsusi deyil. Bu nadir deyil. Bu bahalı deyil” dedi, Vuckovic-in laboratoriyasında doktorluqdan sonrakı alim, birinci müəllif Giovanni Scuri. “Əslində, o, tez-tez zərgərlikdə almaz əvəzedicisi və ya digər, daha qiymətli materiallar üçün böyümə substratı kimi istifadə edilmişdir. Onilliklər ərzində öyrənilən “dərslik” materialı olmasına baxmayaraq, o, kriogen kontekstdə müstəsna olaraq fəaliyyət göstərir.”

Anderson izah etdi ki, STO-nun seçilməsi potensial namizədlərin hərtərəfli axtarışı nəticəsində baş vermədi, lakin bu, qəza da deyildi. “Biz yüksək dərəcədə tənzimlənən material hazırlamaq üçün hansı inqrediyentlərə ehtiyacımız olduğunu bilirdik. Biz həmin inqrediyentlərin təbiətdə artıq mövcud olduğunu gördük və biz onları sadəcə olaraq yeni reseptdə istifadə etdik. STO açıq seçim idi” dedi. “Biz bunu sınadığımız zaman, təəccüblüdür ki, gözləntilərimizə mükəmməl uyğun gəldi.”

Oradan komanda müxtəlif iş şəraiti üçün materialların necə optimallaşdırılacağına dair bir anlayış inkişaf etdirdi, Scuri dedi və əlavə etdi: “Təqdim etdiyimiz ideyalar istənilən rejimdə digər qeyri-xətti materialları tapmaq və ya mövcud olanların performansını yaxşılaşdırmaq üçün də tətbiq oluna bilər.”

Tədqiqatçıları STO-nun performansı gözlənilmədən yaxaladı. 5 dərəcə Kelvin (-450 F) temperaturda aparılmış laboratoriya sınaqlarında onlar ən məşhur qeyri-xətti optik materialdan litium niobatdan təxminən 20 dəfə və əvvəllər ən yaxşı performans göstərən kriogen materialdan, barium titanatından təxminən üç dəfə çox olan qeyri-xəttilikləri qeyd etdilər. Sonrakı təcrübələrdə tədqiqatçılar kristalda oksigen izotoplarını əvəz etmək üçün optimal performans üçün hansı inqrediyentlərin tələb olunduğuna dair biliklərindən istifadə etdilər. Bu, STO-nu kvant kritikliyi kimi tanınan əsas həddə doğru itələdi və nəticələr daha da böyük idi.

“Materialdakı oksigen atomlarının tam 33%-nə yalnız iki neytron əlavə etməklə, nəticədə tənzimlənmə qabiliyyəti dörd dəfə artdı” dedi Anderson. “Mümkün olan ən yaxşı performansı əldə etmək üçün reseptimizi dəqiq tənzimlədik.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Növbəti addımlar

Komanda bildirib ki, STO-nun mühəndislər üçün cəlbedici olması lazım olan digər praktik atributları var. Sintez edilə bilər. O, oksigen izotoplarında olduğu kimi xassələrini dəqiq tənzimləmək üçün struktur olaraq dəyişdirilə bilər. Və o, adi istehsal avadanlığı ilə emal edilə bilər, hamısı vafli miqyasda. Bütün bu xüsusiyyətlər, kvant kompüterlərinə məlumat ötürməyə və ya manipulyasiya etməyə imkan verən lazer açarları kimi kriogen kvant tətbiqlərində STO-nun daha geniş tətbiqi üçün böyük potensialı göstərir.

Vuckovic qeyd etdi ki, tədqiqat qismən sənaye tərəfindən maliyyələşdirilib – Samsung və Google-da kvant hesablama qrupu, səylərini artırmaq üçün cihazlar üçün məhz belə yeni materiallar axtarır. O və komanda indi stronsium titanata əsaslanan yeni kriogen cihazların həyata keçirilməsinə yönəlib .

“Biz bu materialı rəfdə tapdıq. Biz ondan istifadə etdik və heyrətamiz idi. Bunun nə üçün yaxşı olduğunu başa düşdük. Sonra – yuxarıdakı albalı – biz daha yaxşı necə edəcəyimizi bildik, bu xüsusi sousu əlavə etdik və bu tətbiqlər üçün dünyanın ən yaxşı materialını hazırladıq” dedi Anderson. “Bu, əla hekayədir.”

Daha çox məlumat: Christopher P. Anderson et al, Quantum kritik elektro-optik və piezo-elektrik qeyri-xəttilər, Elm (2025). DOI: 10.1126/science.adx8657 . arXiv- də : DOI: 10.48550/arxiv.2502.15164

Jurnal məlumatı: arXiv , Elm  

Stanford Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir