En elektronisk cirkulator håller informationen i rörelse i en viss riktning, ungefär som en rondell. (Men i en cirkulationspump, "trafik" måste alltid ta nästa avfart efter att de kommer in.)
I den populära filmserien "Back to the Future", en excentrisk vetenskapsman skapar en tidsmaskin som körs på en flödeskondensator.
Nu har en grupp verkliga fysiker från Australien och Schweiz föreslagit en anordning som använder kvanttunnelering av magnetiskt flöde runt en kondensator, bryta tids-reverseringssymmetri.
Forskningen, publiceras denna vecka i Fysiska granskningsbrev , föreslår en ny generation av elektroniska cirkulationspumpar, som är enheter som styr i vilken riktning mikrovågssignaler rör sig.
Det representerar ett samarbete mellan två Australian Research Council Centers of Excellence:Center for Engineered Quantum Systems (EQUS) och Center for Future Low-Energy Electronics Technologies (FLEET).
FLEET Associate Investigator Professor Jared Cole (arbetar vid RMIT University) sa att den föreslagna enheten är byggd av en supraledare, där elektricitet kan flöda utan elektriskt motstånd.
Professor Cole tillade, "Vi föreslår två olika möjliga kretsar, varav en liknar den ikoniska treuddiga stjärndesignen hos den filmiska flödeskondensatorn. (Se bilder.)
"I det, kvant-"rör" av magnetiskt flöde kan röra sig runt en central kondensator genom en process som kallas kvanttunneling, där de övervinner klassiskt oöverstigliga hinder."
Schematisk representation av den föreslagna cirkulatorn. Kredit:FLEET
Kombinationen av magnetfält och elektriska laddningar leder till vad fysikerna kallar trasig tidsomkastningssymmetri.
"Tyvärr tillåter inte denna effekt oss att faktiskt resa tillbaka i tiden, ", sa professor Tom Stace (University of Queensland).
"Istället, det betyder att signaler cirkulerar runt kretsen i endast en riktning, ungefär som bilar i en rondell, " han sa.
En sådan anordning kan till exempel användas för att isolera delar av en experimentell apparat från varandra, vilket är avgörande när de enskilda delarna är extremt känsliga kvantsystem.
Huvudförfattaren Dr Clemens Mueller (ETH Zürich) sa att denna enhet är en avgörande komponent för nästa generations teknologi, inklusive den länge eftertraktade kvantdatorn.
Dr Mueller sa, "Vår forskning är ett viktigt steg mot att skala upp denna teknik, där forskare behöver rikta styr- och mätsignaler exakt runt en kvantdator."
Driften av mikrovågscirkulatorn liknar flödeskondensatorn från Tillbaka till framtiden. Kredit:FLEET
På närmare sikt, forskningen kan hitta tillämpning i utvecklingen av bättre elektronik för mobiltelefoner och wifi-antenner och förbättra radarn.
Pappret, "Ett passivt on-chip, supraledande cirkulator som använder en ring av tunnelövergångar, " publicerades i Fysiska granskningsbrev den 23 maj 2018.
De två deltagande ARC Centers of Excellence utgör en del av Australiens betydande styrka inom kvantforskning.
ARC Center of Excellence for Engineered Quantum Systems (EQUS) forskare bygger kvantmaskiner som utnyttjar hela spektrumet av kvantfysik.
ARC Center of Excellence in Future Low-Energy Electronics Technologies (FLEET) utvecklar en ny generation av ultralågenergielektronik för att möta den ökande utmaningen med energianvändning i beräkningar.
