物理学家发明通量电容器，打破时间反转对称| ARC未来低能电子技术卓越中心

微波循环器的操作类似于《回到未来》中的通量电容器

在广受欢迎的系列电影《回到未来》中，一位古怪的科学家创造了一台靠通量电容器运行的时间机器。

现在，来自澳大利亚和瑞士的一组物理学家提出了一种装置，利用电容器周围的磁通量的量子隧道，打破时间反转对称性。

这项研究发表在本周的《物理评论快报》上，它提出了一种新一代电子循环器，这种设备可以控制微波信号的移动方向。

它代表了两个澳大利亚研究委员会卓越中心之间的合作:工程量子系统中心(EQUS)和未来低能电子技术中心(FLEET)。

FLEET副研究员Jared Cole教授(在RMIT大学工作)说，这个提议的装置是由超导体制成的，在超导体中电流可以在没有电阻的情况下流动。

科尔教授补充说:“我们提出了两种不同的可能电路，其中一种类似于电影通量电容器标志性的三角星设计。(见图片)。

“其中，磁通的量子‘管’可以通过一种被称为量子隧道的过程在中央电容器周围移动，在那里它们克服了经典的不可逾越的障碍。”

磁场和电荷的结合导致了物理学家所说的时间反转对称性被打破。

“不幸的是，这种效应并不能让我们真正回到过去，”昆士兰大学的汤姆·斯塔斯教授说。

他说:“相反，这意味着信号只能在一个方向上在电路中循环，就像汽车在回旋处一样。”(见图片)。

所提议的循环器示意图

例如，这种装置可用于将实验设备的各个部分相互隔离，当各个部分是极其敏感的量子系统时，这是至关重要的。

该研究的主要作者Clemens Mueller博士(苏黎世联邦理工学院)表示，该设备是下一代技术的关键组成部分，包括备受追捧的量子计算机。

米勒博士说:“我们的研究向扩大这项技术迈出了重要一步，研究人员需要在量子计算机周围精确地控制和测量信号。”

在短期内，这项研究可能会应用于开发更好的电子产品，如移动电话和wifi天线，以及改进雷达。

这篇论文采用隧道结环的无源片上超导循环器发表在2018年5月23日的《物理评论快报》上。（arXiv）

这两个参与的ARC卓越中心是澳大利亚量子研究的重要力量的一部分。

ARC工程量子系统卓越中心(EQUS)的研究人员正在建造利用量子物理全谱的量子机器。

ARC未来低能电子技术卓越中心(FLEET)正在开发新一代超低能电子产品，以应对计算中日益增长的能源使用挑战。

电子循环器保持信息在特定的方向上移动，就像一个回旋处。(但在循环器中，“交通”必须在进入后从下一个出口离开。)

以及来自EQUS和FLEET的研究人员，这项研究代表了两家公司之间的合作皇家墨尔本理工大学,昆士兰大学和苏黎世联邦理工学院理论物理研究所．计算资源由澳大利亚提供NCI国家设施．

Jared Cole教授(澳大利亚皇家墨尔本理工大学和舰队)

Thomas Stace教授(昆士兰大学及EQUS)

Clemens Mueller博士(苏黎世联邦理工学院)