فناوری جدیدی که زمان ذخیره سازی کوانتومی اطلاعات را 10 هزار برابر می نماید - وبلاگ اسبیکو

به گزارش وبلاگ اسبیکو، با کوشش یک تیم پژوهشی بین المللی اکنون بیت های کوانتومی یا کیوبیت ها می توانند اطلاعات را برای مدت زمان بیشتری نگه دارند. موضوعی که تحولی بزرگ در صنعت رایانه های کوانتومی خواهد بود.

پژوهشگران با ترکیب حرکت مداری و چرخش درون اتم ها، زمان نگهداری یا زمان همدوسی (Coherence Time) را به 10 میلی ثانیه که 10 هزار بار طولانی تر از زمان قبلی است، افزایش داده اند. این افزایش زمان نگهداری اطلاعات، اثر زیادی برای پیشرفت فناوری اطلاعات دارد زیرا زمان همدوسی بیشتر باعث می گردد که کیوبیت های چرخشی-گردشی گزینه ای ایدئال برای ساخت رایانه های عظیم کوانتومی باشند.

لازم به ذکر است زمان همدوسی، زمانی است که در آن می توان یک موج الکترومغناطیس منتشر شده (مانند لیزر) را متمرکز دانست و فاز موج، به طور میانگین، قابل پیش بینی است. در مکانیک کوانتومی ذراتی مانند الکترون به صورت تابع موج توصیف می شوند.

• کامپیوتر کوانتومی ناسا و گوگل، 100 میلیون برابر سریع تر از کامپیوترهای معمولی است

تاکاشی کوبایاشی (Takashi Kobayashi) پژوهشگر ارشد این مطالعه از دانشگاه نیوساوث ولز (University of New South Wales) سیدنی در این باره گفت: ما یک کیوبیت چرخشی-گردشی را با استفاده از یک ذره باردار، که به صورت یک حفره به دام افتاده توسط ناخالصی بلور سیلیکون ظاهر می گردد، تعریف کردیم. حرکت مداری و چرخش حفره به شدت با یکدیگر پیوند خورده و قفل شده اند. این مشابه یک جفت چرخ دنده است که حرکت چرخشی و گردشی آن به یکدیگر وابسته است.

کیوبیت ها با چرخش یا حرکت مداری ذرات باردار کدگذاری شده اند و مزایای مختلفی را ایجاد می نمایند که برای ساخت رایانه های کوانتومی بسیار احتیاج است. برای استفاده از مزایای کیوبیت ها، دکتر کوبایاشی و همکارانش به طور خاص از یک ذره عجیب باردار در سیلیکون برای تعریف کیوبیت استفاده کردند، زیرا حرکت مداری و چرخش حفره های سیلیکون به هم پیوسته است.

به گفته کوبایاشی، کیوبیت های در حال گردش مداری و چرخش به دور خود (کیوبیت چرخشی-گردشی) که توسط حفره ها کدگذاری می شوند، به میدان های الکتریکی بسیار حساس هستند و امکان کنترل سریع تر و مزایایی را فراهم می نماید که موجب ارتقاء رایانه های کوانتومی می گردد. اگرچه مدت زمان همدوسی بعضی از کیوبیت ها که تحت تأثیر نویز الکتریکی قرار می گیرن، محدود می گردد و اطلاعات را کمتر نگهداری می نمایند.

این استاد دانشگاه دانشگاه توهوکو (Tohoku) ژاپن اضافه نمود: در این پژوهش ما با کشیدن بلور سیلیکون مانند یک نوار لاستیکی، حساسیت کیوبیت های چرخشی-گردشی را به میدان الکتریکی مهندسی کردیم. این مهندسی کیوبیت ها به ما امکان می دهد در حالی که همچنان حساسیت الکتریکی متوسطی را برای کنترل کیوبیت ها حفظ نموده ایم، زمان همدوسی را به شکل چشمگیری افزایش دهیم.

برای درک این موضوع به چرخ دنده های ساعت بیندیشید که حرکت انفرادی و چرخش آنها پیرامون خود، کل مکانیزم ساعت را برای حفظ زمان پیش می برد. این نه چرخش، و نه حرکت مداری است، بلکه ترکیبی از آنهاست که اطلاعات را به جلو می برد.

به گفته پژوهشگران این نتایج راهی برای توسعه سیستم های کوانتومی مصنوعی و بهبود عملکرد و مقیاس پذیری فناوری های کوانتومی می گشاید. نتایج این پژوهش 20 جولای (30 تیر) در نشریه Nature Materials منتشر شده است.

Credit: Tohoku University

منبع: Physics.Org