Computing

Paano Pinapaunlad ng Superconductive 3D Printing ang Quantum Computing

mm
Na-publish
Na-update
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Pagsisiwalat: Maaaring tumanggap ang Securities.io ng kabayaran kapag gumamit ka ng mga link sa produktong sinuri namin. Hindi nito naaapektuhan ang aming editoryal na pagsusuri. Hindi kami rehistradong tagapayo sa pamumuhunan; hindi ito payo sa pamumuhunan. Basahin ang aming pagsisiwalat sa affiliate.

Nanoscale Manufacturing: Pagbuo ng Hinaharap Atom sa Atom

Habang patuloy na pinapaunlad ng mga siyentipiko ang kanilang kahusayan sa materyal na mundo, mas lalong inaasahan ang mataas na antas ng katumpakan sa ating proseso ng paggawa. Mula sa magaspang na pagpandayan ng metal, ngayon ay kontrolado na natin ang mga indibidwal na atom upang lumikha ng mga advanced na sensor, transistor, atbp.

Isa pang bunga ng patuloy na pagtaas ng antas ng kontrol na ito ay ang posibilidad na baguhin nang pundamental ang mga katangian ng isang materyal. Pamilyar na tayo ngayon sa kung paano maaaring “mag-isip” ang manipis na patong ng silicon sa pamamagitan ng paggawa nitong isang chip ng computer.

Posible rin ang iba pang pagbabago, partikular ang pagbibigay sa mga materyales ng likas na katangian na hindi nila makakamtan nang kusa sa kalikasan. Isang paraan upang magawa ito ay ang pagbabago ng kanilang estruktura sa antas ng nanoscale.

Natuklasan ng mga siyentipiko sa Max Planck Institute (Germany), Institute for Emerging Electronic Technologies (Germany), at University of Vienna (Austria) na maaari nilang gawing superconductor ang isang materyal sa pamamagitan ng pagbabago ng 3D na konfigurasyon nito, na nagtatayo ng kumplikadong nanostructures.

Inilathala nila ang kanilang pagtuklas sa Advanced Function Material1, sa pamagat na “Reconfigurable Three-Dimensional Superconducting Nanoarchitectures”.

Bakit Mahalaga ang 3D Nanostructures sa Paglabag sa mga Limitasyon ng 2D Technology

Maraming nanoscale na sistema ang dinisenyo bilang simpleng 2D na mga sheet, na nagbibigay-daan sa mga siyentipiko na manipulahin ang mga ito nang tumpak.

Gayunpaman, ang pag-extend sa tatlong dimensyon ay nag-aalok ng pagkakataon upang lampasan ang mga pundamental na limitasyon at makamit ang mga bagong functionality.

Halimbawa, ang mga limitasyon sa miniaturization ng semiconductor ay nagdulot na ang mga 2D na device ay hindi na sumusunod sa batas ni Moore. Sa halip, lumipat ang industriya sa 3D-stacked CMOS para sa mas mataas na densidad ng device at interconnectivity.

Gayundin, sa optics, ang 3D metamaterials ay nag-aalok ng bagong kontrol sa mga katangian ng liwanag, tulad ng broadband polarization o negative refractive indices, na may kani-kanilang malawak na potensyal na aplikasyon.

Ganito rin ngayon ang kalagayan ng mga konduktor at superconductor, na may proseso na gumagana tulad ng 3D nano printer, na nagtatayo ng mga estruktura hindi sa patag na ibabaw kundi sa 3D.

Mga Quantum Effect sa 3D Superconductive Estruktura

Ang mga teorya ng quantum particle physics ay naipredikta na ang mga 3D na estruktura ay magpapakita ng napakaibang pag-uugali kumpara sa mga 2D. Ito ay lalong totoo para sa mga superconductor, mga materyal na walang anumang electrical resistance, kung saan inaasahan na ang 3D na estruktura ay magbibigay-daan sa lokal na kontrol sa mga superconducting vortices.

Ang pagtuklas ng ganitong uri ng “magnetic vortex” ay pinarangalan ng Nobel Prize sa Physics noong 2003, na naging mahalagang breakthrough sa pagpapaliwanag kung paano gumagana ang superconductivity.

Pinagmulan: Nobel Prize

Ang 3D na pag-istruktura ng superconducting material ay dapat ding lumikha ng ganap na bagong quantum phenomena (tulad ng “nodal state in a superconducting Möbius strip”) na magagamit ng mga mananaliksik upang bumuo ng praktikal na aplikasyon.

Paano Nagtayo ang mga Siyentipiko ng 3D Nanoprinter para sa mga Superconductor

Gumamit ang mga mananaliksik ng 3D focused electron beam induced deposition (3D FEBID), isang kilalang pamamaraan para sa pagbuo ng 3D nanostructures na hindi pa nagamit para sa superconducting materials hanggang ngayon.

Nagtayo sila ng estrukturang hugis-piramide na may 4 na nanoscopic filament na sumusuporta sa isa’t isa. Ito ay gawa sa superconducting tungsten-carbide (W-C).

Pagkatapos, kinumpirma nila na ang estruktura ay nagpapakita ng matalim na superconducting transition sa paligid ng 5 K (-268 °C / -450 °F).

Sinukat din nila na ang mga vortices ay maaaring mag-propagate sa kahabaan ng estruktura sa isang 3D na galaw, at magdulot ng long-range na paglilipat ng impormasyon at boltahe. Ang 3D na estruktura ay kontrolado rin ang hugis ng mga vortices.

Reconfigurable Superconductivity gamit ang Magnetic Fields

Sa pamamagitan ng pagbabago ng direksyon ng magnetic field, ang superconducting characteristic ay maaaring i-on at i-off ayon sa kagustuhan, dahil sa hugis ng mga vortices.

Pinahintulutan nito ang paglikha ng isang ganap na superconducting (SC) 3D na estruktura, kalahating superconducting lamang, o ganap na may normal na electrical resistance (N).

Ang posibilidad ng paglikha ng iba’t ibang superconductivity state sa loob ng estruktura ay nagiging mas kawili-wili habang ang mga 3D na estruktura ay maaaring itayo nang sunud-sunod at pagdugtung-dugtungin, gamit ang sistemang tinatawag na Josephson weak links.

“Natuklasan namin na posible ang pag-on at pag-off ng superconducting state sa iba’t ibang bahagi ng three-dimensional nanostructure, simpleng sa pamamagitan ng pag-ikot ng estruktura sa isang magnetic field.

Sa ganitong paraan, nagawa naming maisakatuparan ang isang “reconfigurable” superconducting device!”.

Claire Donnelly – Lise Meitner Group leader at the MPI-CPfS

Binubuksan nito ang daan para sa pagbuo ng kumplikadong superconducting assemblies ng mga indibidwal na subcomponents, tulad ng nanoscopic suspended bridges.

Paano Maaaring Baguhin ng 3D Superconductors ang mga Sensor at Quantum Chips

Bagaman napakakagila-gilalas, maaaring sa simula ay hindi malinaw kung paano magagamit ang kahusayan sa nanoscale 3D printing ng superconducting material para sa mga aplikasyon sa totoong mundo.

Una, alam na na ang Josephson weak links ay maaaring gamitin upang lumikha ng ultra-sensitive magnetic field sensors. Dati, kinakailangan na isama ang ganitong sistema sa disenyo ng 2D thin film at ito ay nakatakda na. Sa reconfigurable system na ito, isang likas na kalamangan na hatid ng 3D na estruktura ay ang mas napaka-tumpak at kontroladong pagsukat na maaaring ipatupad.

Isa pang larangan na makikinabang ay ang superconductor-based computing, kabilang ang energy-efficient neuromorphics at quantum computing. Ang pinataas na interconnectivity at komplikasyon na iniaalok ng 3D geometries ay dapat makatulong sa paglikha ng mas kumplikado at mas makapangyarihang computing chips para sa mga sistemang ito.

Sa huli, maaaring maging pundasyon ito ng mga multi-terminal 3D junctions at interconnected arrays ng reconfigurable weak links. Sama-sama, dapat nitong radikal na baguhin kung paano ginagawa ang quantum computer, lumalampas sa kasalukuyang 2D na mga sistema. Dapat din itong maging mas flexible, dahil ang mismong hardware ay maaaring i-reconfigure.

Pag-iinvest sa mga Solusyon sa Superconductivity

American Superconductor Corporation: Pag-iinvest sa Real-World Superconductivity

AMSC Tsart ng Presyo

Ang AMSC ay isang kumpanya na nagbibigay ng mga solusyon sa enerhiya para sa power grid, mga barko, at wind energy. Sa pangkalahatan, kung mas malaki o mas maraming konsumo ng enerhiya ang isang sistema, mas nangangailangan ito ng superconducting technology upang maiwasan ang sobrang pag-init.

Sa kabila ng pangalan nito, ang ASMC ay hindi lamang nagbibigay ng superconductor systems kundi pati na rin, halimbawa, gear drivetrains para sa wind turbines.

Ang kumpanya ay sumasabay sa maraming growth drivers, kabilang ang trend ng electrification at digitalization (kasama ang AI datacenters), ang reshoring ng US manufacturing capacities, at ang pangangailangan ng mga Navy ng Anglosphere na mag-modernize bilang tugon sa lumalaking geopolitical risks.

Pinagmulan: American Superconductor Corporation [securities_stock_price_tag symbol="AMSC" exchange="NASDAQ"]

Sa segment ng power supply, nakakita ang AMSC ng patuloy na pagtaas ng mga order. Ito ay dulot ng mga semiconductor fab na nais protektahan mula sa mga pag-fluctuate ng power grid, tumutulong sa grid na harapin ang intermittent nature ng renewables, at power supply & controls sa mga industrial site.

Ang AMSC ay karamihang aktibo sa Electrical Control Systems (ECS) sa segment ng wind turbine. Historikal, ang ESC ay isang malakas na segment para sa kumpanya kasama ang 2MW wind turbines, ngunit ito ay unti-unting bumaba. Layunin ng AMSC na makabawi dahil sa bagong 3MW turbine design, na may espesyal na pokus sa Indian market.

Para sa mga military ships, naglalaan ang ASMC ng “AMSC’s High Temperature Superconductor Magnetic Mine Countermeasure,” isang sistema upang baguhin ang magnetic signature ng mga barko upang protektahan ang mga ito mula sa sea mines. Ito ay ibinibenta sa US, Canadian, at UK navies, na may $75M na halaga ng mga order hanggang ngayon.

Sa pangkalahatan, ang ASMC ay pinakamahusay sa pag-leverage ng superconductor technology sa mga niche application na viable ngayon, habang malamang na handa nang ilunsad ang karagdagang mga pag-unlad sa hinaharap.

Dapat ding tandaan ng mga mamumuhunan na ang stock ay nakaranas ng matinding volatility noon, at dapat kalkulahin ang mga panganib nang naaayon.

Pinakabagong American Superconductor Corporation (AMSC) Stock News and Developments

Mga Pag-aaral na Binanggit:

1. Jiang, S., Xu, Y., Wang, R. et al.Structurally complex phase engineering enables hydrogen-tolerant Al alloys. Nature641, 358–364 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08879-2

mm

Jonathan ay isang dating mananaliksik sa biochemistry na nagtrabaho sa genetic analysis at clinical trials. Ngayon, siya ay isang stock analyst at finance writer na may pagtuon sa innovation, market cycles, at geopolitics sa kanyang publication The Eurasian Century.