Suprajohtavuus on ilmiö, jossa materiaali menettää sähkövastuksensa kokonaan ja kykenee johtamaan sähkövirtaa ilman energiahäviöitä. Suprajohteet toimivat yleensä lähellä absoluuttista nollapistettä, mutta nyt sveitsiläistutkijat väittävät löytäneensä ensimmäisen havainnon suprajohtavuudesta huoneenlämpötilassa.
Tutkimusta johti professori Valerii Vinokur, teknologiajohtaja Terra Quantumista Sveitsistä, professori Yakov Kopelevichin ja tekijöiden kanssa Universidade Estadual de Campinasista, Perugian yliopistosta ja SwissScientific Technologiesista. Aine, josta ilmiö löytyi, oli pyrolyyttinen grafiitti.
Professori Vinokurin arvion mukaan suprajohtavalla grafiitilla voitaisiin kehittää 100 kertaa nykyistä tehokkaampia suprajohtavat kubitteja. Tällä oli mullistava vaikutus kvanttitietokoneiden kehityksen kannalta.
Ennen liittymistään Terra Quantumiin vuonna 2019 Vinokur oli vanhempi tutkija Yhdysvaltain energiaministeriön Argonnen kansallisessa laboratoriossa 30 vuoden ajan. Hän hehkuttaa löytöä mullistukseksi, jota ihmiskunta on odottanut noin sata vuotta siitä lähtien, kun ensimmäinen havainto elohopean suprajohtavuudesta.
Pyrolyyttinen grafiitti on grafiitin valmistettu muoto. Universidade Estadual de Campinasin tutkijat Kopelevichin johdolla halkaisivat tämän grafiitin ohuiksi levyiksi teipillä. Näitä arkkeja peittivät tiheät ryppyryhmät lähes yhdensuuntaisissa linjoissa. Näiden ryppyjen geometria saa elektronit pariutumaan rakenteiksi, jotka sallivat suprajohtavien virtojen kulkemisen ryppyjä pitkin.
Huoneenlämpöinen suprajohtavuus avaisi valtavia mahdollisuuksia monella muullakin alueella kuin kvanttilaskennassa. Esimerkiksi sähkönsiirto menisi uusiksi, kun sähköverkoissa ei olisi energiahäviöitä. Suprajohteilla voisi toteuttaa hyvin energiatehokkaita, magneettisesti leijuvia junia. Elektroniikassa suprajohteet voisivat korvata puolijohteet, jolloin hypättäisiin entistä pienempiin ja tehokkaampiin laitteisiin.
Tällä hetkellä kvanttitietokoneiden suprajohteisiin perustuvat prosessorit toimivat muutaman kymmenen millikelvinin alueella, mikä tekee niiden käytöstä kohtuu haastavaa. Timantin spiniin perustuva kvanttiprosessori toimii noin 4 kelvinissä, mutta sekin on melkoisen kylmää. Huoneenlämmössä toimiva kvanttitietokone olisi vallankumouksellinen laite.
Sveitsiläistutkijoiden artikkeli löytyy täältä.
Kuva: DALL-En näkymys kvanttitietokoneesta.
