شتاب بخشیدن به تحقق فناورهای کوانتومی به کمک مواد پردازشگر در مقیاس اتمی

شتاب بخشیدن به تحقق فناورهای کوانتومی به کمک مواد پردازشگر در مقیاس اتمی

ظهور حوزه‌ی فناوری اطلاعات بر پایه فیزیک کوانتومی منجر به ابداع روشی توسط دانشمندان شده که می‌توان نقص‌های اتمی را در الماس با فرایندهای لیزری مهندسی کرد.

فناوری های کوانتومی با استفاده از پدیده‌های برهم نهی و درهم تنیدگی کوانتومی، داده‌ها را رمزگذاری و پردازش می‌کنند که مزایای بسیار زیادی در حوزه وسیعی از فناوری های اطلاعاتی، از جمله، ارتباطات، حسگرها و محاسبات دارد. با این حال، چالش اساسی در توسعه این فناوری ها آن است که پدیده‌های کوانتومی بسیار حساس‌اند. در واقع تنها چند سیستم فیزیکی معرفی شده‌اند که این پدیده‌های کوانتومی در آن‌ها به میزان کافی دوام آورده و قابل کنترل بوده‌اند. نقص‌های اتمی در ماده‌ای مانند الماس، یکی از این سیستم‌هاست، ولی به علت نبود فناوری هایی برای ساخت و مهندسی نقص‌های بلوری در مقیاس اتمی، تا امروز، پیشرفت محدودی در این زمینه حاصل شده است.

گروهی از دانشمندان در مقاله‌ای که در مجله‌ی Optica منتشر شد، روش جدیدی به نام مراکز رنگی خلا نیتروژن (NV) را برای ایجاد نقص‌های ویژه‌ای در الماس‌ها معرفی کردند. این نقص‌ها شامل یک ناخالصی نیتروژن در شبکه الماس (کربن) است که در مجاورت یک جایگاه خالی شبکه قرارگرفته‌اند. مراکز NV با تاباندن پالس‌های لیزری متوالی مافوق سریع بر الماس ایجاد می‌شوند، اولین پالس، انرژی‌ زیادی دارد تا جاهای خالی را در مرکز کانون لیزر ایجاد کند. پالس‌های بعدی، انرژی کمتری دارد تا جاهای خالی را به گونه‌ای به حرکت درآورد تا یکی از آن‌ها به یک ناخالصی نیتروژن متصل شود و کمپلکس مورد نیاز را تشکیل دهد.

روش جدید دانشمندان دارای یک دستگاه حساس مونیتور فلورسانس است که برای آشکارسازی نور نشری از ناحیه‌ی کانونی به کار می‌رود، به گونه‌ای که این فرایند می‌تواند در پاسخ به سیگنا‌ل‌ مشاهده شده، فعالانه کنترل شود. با ترکیب کنترل موضعی و بازخورد، این روش جدید، تولید آرایه‌های مراکز تک NV با یک مرکز رنگی در هر جایگاه را سهولت می‌بخشد. این روش همچنین تعیین موقعیت دقیق نقص‌ها را امکان‌پذیر می‌سازد که برای مهندسی دستگاه‌های مجتمع، بسیار مهم است. محققان می‌گویند:

مراکز رنگی در الماس، بستر هیجان‌انگیزی برای توسعه‌ی فناوری‌ های کوانتومی قدرتمند پیشنهاد می‌دهند و این فرایند جدید، گامی انقلابی در مهندسی مواد مورد نیاز است. اگرچه هنوز کارهای زیادی برای بهینه سازی این فرایند، باقی‌مانده است، اما امیدواریم این گام نیز باعث تسریع تحقق این فناوری ها شود.

دانشمندان معتقدند این روش جدید می‌تواند در نهایت برای ساخت تراشه‌های الماس در مقیاس سانتی‌متر و دارای صدهزار یا تعداد بیشتری مرکز NV و به عنوان مسیری در جهت جام مقدس فناوری های کوانتومی، یعنی یک کامپیوتر کوانتومی جهانی بدون خطا مورد استفاده قرار گیرد.
 


مشاهده مقاله اصلی در مجله
منبع: sciencedaily
كلمات كليدي :
فناوری های کوانتومی , درهم تنیدگی کوانتومی , برهم نهی کوانتومی
 
امتیاز دهی