Suprajohtavuus sekä supertietokoneet

Tianhe 2 tietokone Kiinan Kansallisessa
puolustusteknillisessä yliopistossa

Tietokoneiden ongelmana ovat mikroprosessorien johdotuksessa syntyvän vastuksen aiheuttama lämpötilan nousu, minkä jokainen tietokoneiden kanssa työskentelevä henkilö on huomannut. Eli toimistoista tulee iltapäivällä erittäin kuumia, ja tuo sama lämpötilan nousu taas aiheuttaa tietokoneen prosessorin toiminnan hidastumista. Samoin kohonnut lämpötila lisää myös Internet-verkkojohtimien värähtelyä, ja aiheuttaa näin ollen häiriöitä Internet-liikenteeseen.

Tuo sähköjohtimien värähtely on muuten syy siihen, miksi mikroaalto estää sähkövirran etenemisen johtimessa. Ja sähköhävikki virtajohdossa johtuu myös tästä lämpövärähtelystä, joten siksi tuo sähköhävikki on kylmällä säällä pienempi kuin lämpimällä ilmalla. Ja kun tuo värähtely poistetaan jäähdyttämällä sähköjohdinta niin, että lämpövärähtely päättyy, saadaan aikaan johdin, missä sähkö kulkee täysin ilman vastusta. Ja suprajohtavuus saadaan aikaan yksinkertaisesti upottamalla johdin erittäin kylmään aineeseen kutern nestemäiseen typpeen, ja tällaisen tekniikan avulla voidaan esimerkiksi CERN:in teho kasvattaa erittäin suureksi tai rakentaa junarata, missä juna leijuu magneettien päällä.

Vitsi on siinä, että kaikki maailman metallit ovat suprajohtavia, kun niitä jäähdytetään lähelle absoluuttista nollapistettä, ja tuolla suprajohtavalla johtimella voidaan tehdä keloja, joissa virta kulkee loputtomasti. Toki näiden suprajohtavien sähkökelojen käyttö Maan pinnalla on melko kallista, mutta Aurinkokunnan ulko-osiin matkaavissa luotaimissa voi olla tällaiseen tekniikkaan perustuvia massamuisteja. Maan pinnalla näitä keloja pitää kuitekin jäähdyttää nestemäisellä Typellä erittäin alhaiseen lämpötilaan, jotta suprajohtavuus saadaan aikaan.

Mutta jos tietokone lähetetään avaruuteen, ja ankkuroidaan Maapallon varjoon, niin sen lämpötila voidaan siten pitää tarpeeksi alhaisena, jotta suprajohtavuus saadaan aikaan. Ja sähkötehonsa tuo kone voi saada roikottamalla sähköjohtoa Maapallon Van Allenin vyöhykkeessä. Mikroprosessoreista saadaan tehtyä tällöin erittäin nopeita, ja niiden tarvitsema teho pinenee huomattavasti. Siis näin voidaan kohottaa jo olemassa olevien prosessorien tehoa entisestään.

Suprajohtavien kelojen käyttö massamuistina perustuu siihen, että sähkövirta jää kelaan siinä muodossa, kuin se siihen ohjataan.  Eli tässä pohditaan tietenkin jo olemassa olevan tekniikan tehostamista kylmätekniikan avulla. Ja myös ionitekniikalla ladottavien mahdollisesti kolmeen kulta-atomiin perustuvien, pelkästään hiiliketjuita johtimenaan käyttävien nanoprosessorien sekä nanotrasistorien avulla voidaan saavuttaa ehkä suprajohtavuutta lähellä oleva tila myös lähellä huoneen lämpöä. Eli esimerkiksi tavallinen kotitietokone voidaan muuttaa suprajohtavaksi kaatamalla sen päälle nestetyppeä, mutta silloin pitää muistaa kondessio- eli tiivistysveden aiheuttama tietokoneen kastuminen.