الفيزياء

اكتشف العلماء طريقة جديدة لجعل الحوسبة الكمية تعمل في درجة حرارة الغرفة

اكتشف العلماء طريقة جديدة لجعل الحوسبة الكمية تعمل في درجة حرارة الغرفة



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لطالما تم الإشادة بالحوسبة الكمية باعتبارها مستقبل الحوسبة ، وربما مستقبل التكنولوجيا. ومع ذلك ، فإن هندسة كمبيوتر كمي يعمل في ظل ظروف طبيعية قابلة للاستخدام ليست مهمة سهلة للباحثين.

واحدة من أكبر العقبات التي كان على باحثي الحوسبة الكمومية العمل على معالجتها هي التعامل مع درجة الحرارة التي يجب أن تعمل بها هذه الأجهزة. تاريخياً ، عملت أجهزة الكمبيوتر الكمومية فقط في درجات حرارة منخفضة للغاية في المختبر. في حوالي-460 درجة فهرنهايت ، تجد أجهزة الكمبيوتر الكمومية درجة حرارة العمل المثلى. كما قد يكون المرء قادرًا على التخمين ، فهذه ليست درجة حرارة يمكن الوصول إليها بسهولة لأي غرفة.

بعد كل ما قيل ، اكتشف الباحثون للتو طريقة جديدة تسمح لأجهزة الكمبيوتر الكمومية بالعمل في درجة حرارة الغرفة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى خفض التكاليف بشكل كبير وتقليل الحاجز أمام الدخول في إنشاء جهاز كمي.

إن إنشاء جهاز كمبيوتر كمي يعمل في ظل ظروف حرارية قياسية يضع الباحثين خطوة واحدة أقرب إلى توسيع نطاق الحوسبة الكمومية لتشمل مجموعة متنوعة من الاستخدامات الجذابة.

فهم ما اكتشفه الباحثون

معظم الكيوبتات ، وهي الجسيمات الكمومية المركزية لوظيفة الحواسيب الكمومية ، تعمل فقط على المواد فائقة التوصيل. تعمل الموصلات الفائقة بشكل أفضل في درجات حرارة منخفضة للغاية. من أجل الالتفاف على هذا ، نظر الباحثون في استخدام عيوب في كربيد السيليكون للاحتفاظ بالكيوبتات في أماكنها بدلاً من ذلك. هذا ليس أبسط فقط ، ولكنه يجعل الآلات أكثر فعالية من حيث التكلفة أيضًا.

ذات صلة: الضبط الشبيه بالجيتار للأوتار الماسية يحسن الذاكرة الكمية ، نتائج الدراسة

كربيد السيليكون ، أو SiC ، ليس جديدًا في عالم الحوسبة الكمومية. لقد تم استكشافه كحامل محتمل للكيوبتات لأجهزة الكمبيوتر الكمومية لبعض الوقت الآن. ومع ذلك ، لم يكن الأمر كذلك حتى اكتشف باحثون من جامعة Linköping في السويد أن بإمكانها تعديل الخصائص الهيكلية لكربيد السيليكون بشكل طفيف لجعلها تحمل الكيوبتات بشكل مثالي.

في ورقتهم التي نُشرت في دورية Nature ، قل هذا عن أبحاثهم الرائدة.

"نحدد مسارًا حول هذه العوائق من خلال إظهار أن بئر كمومية هندسية يمكن أن تثبت حالة الشحن للكيوبت. وباستخدام نظرية الكثافة الوظيفية ودراسات حيود السنكروترون للأشعة السينية التجريبية ، فإننا نبني نموذجًا لمراكز عيوب النقطة غير المنسوبة سابقًا في السيليكون كربيد كخطأ محوري لخطأ تكديس قريب ويوضح كيف يشرح هذا النموذج متانة هذه العيوب ضد التأين الضوئي واستقرار درجة حرارة الغرفة. "

بشكل أساسي ، يقوم الباحثون بإجراء تعديلات على مستوى الذرة على كربيد السيليكون لضمان قدرتها على تثبيت الكيوبتات في مكانها. إنهم يصنعون عيوبًا بحجم الذرة في المادة التي يمكنهم فيها الاحتفاظ بالكيوبت.

شرح إيغور أبريكوسوف ، الأستاذ والمستشار العلمي لمختبر نمذجة المواد وتطويرها في جامعة NUST MISIS ، رئيس قسم الفيزياء النظرية في قسم الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا بجامعة لينشوبينغ ، الأمر بهذه الطريقة:

"لإنشاء كيوبت ، يتم إثارة عيب نقطي في شبكة بلورية باستخدام الليزر ، وعندما ينبعث فوتون ، يبدأ هذا الخلل في التألق. لقد ثبت سابقًا أنه تم ملاحظة ستة قمم في تألق SiC ، المسمى من PL1 إلى PL6 ، على التوالي. اكتشفنا أن هذا يرجع إلى عيب معين ، حيث تظهر طبقة ذرية واحدة "مزاحة" ، تسمى خطأ التراص ، بالقرب من موقعين شاغرين في الشبكة "

في عام 2019 ، جرب الباحثون أيضًا تعديلات النوع على مستوى الذرة ، ولكن في الحالة السابقة ، كانوا يعملون مع الماس. تكمن فائدة استخدام كربيد السيليكون في أنه أرخص بكثير من استخدام الماس.

ابتكر الباحثون فيyokohama_saigai وتلاعبوا في كيوبتات الدوران الهندسية في مراكز NV الماسية في درجة حرارة الغرفة وبدون مجال مغناطيسي. إنهم يبرهنون على ذكريات كمومية طويلة الأمد من خلال بوابات شاملة عالمية لأجهزة إعادة الإرسال الكمومية. https://t.co/jB14QE3TZq

- أوستن برادلي (AustinToMars) 13 أغسطس 2018

من الناحية النظرية ، يجب أن ينجح كل هذا ، ولكن مثل العديد من الأشياء في عالم الكم ، فإن اختبار نظريات الباحثين في الواقع أصعب مما تعتقد.

ما الذي يقف أمام الباحثين

تم التحقق من المفاهيم والرياضيات الكامنة وراء استخدام كربيد السيليكون في الاحتفاظ بالكيوبتات في درجة حرارة الغرفة ، لكن الباحثين لديهم عدد من العقبات العملية التي لا تزال تقف في طريقهم.

يتعين عليهم تطوير عملية تسمح لهم بوضع العيوب بشكل استراتيجي في SiC حيث يحتاجون إليها بالضبط. يتعين على فريق البحث تطوير عملياتهم الخاصة بشكل أساسي للقيام بذلك ، الأمر الذي سيستغرق بعض الوقت ، وفقًا للفريق.

ذو صلة: بحث جديد يقربنا خطوة واحدة من جهاز كمبيوتر كمي يعمل

في نهاية اليوم ، لا تزال الاكتشافات التي توصل إليها فريق جامعة لينشوبينج في مراحلها الأولى لإثبات الفعالية العملية. كل هذا يبدو واعدًا ، وقريبًا ، قد يكون لدى علماء الكم طريقة أسهل كثيرًا لتطوير البنية الأساسية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية.


شاهد الفيديو: Applications of Quantum Computers. QuTech Academy (سبتمبر 2022).