نانولوله‌های کربنی اصلاح‌شده ، میزبان کیوبیت‌ها

نانولوله‌های کربنی اصلاح‌شده

به گزارش پتروپالایش ستاره هرمز به نقل از ایران بسپار , رایانه‌های کوانتومی با استفاده از پدیده‌های شگفت انگیز مکانیک کوانتومی جهش‌های عظیمی در قدرت پردازش محقق کرده اند.

ظهور این رایانه‌ها توید بخش پیشرفت‌های هیجان انگیزی در زمینه‌های مختلف علوم از علوم مواد گرفته تا پژوهش‌های دارویی است. از این رایانه‌ها در حال حاضر برای آزمایش‌هایی در زمینه تولید باتری‌های سبک تر و قدرتمندتر برای خودروهای برقی و تولید داروهای جدید استفاده می‌شود.

راز قدرت این رایانه‌ها در بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها نهفته است. دانشمندان در آزمایشگاه ملی آرگون وابسته به وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) با همکاری پژوهشگران دانشگاهی، روش جدیدی را برای معرفی الکترون‌های در حال چرخش به‌عنوان کیوبیت در یک نانو ماده میزبان کشف کرده‌اند که به پیشرفت رایانه‌های کوانتومی کمک شایانی می‌کند.

زمان همدوسی طولانی تعداد عملیات کوانتومی قابل انجام در طول عمر کیوبیت را مشخص می‌کند و پژوهشگران ماده ای با زمان انسجام طولانی تر (10 ثانیه) برای کیوبیت‌ها پیدا کرده اند. الکترون‌ها می‌توانند طوری رفتار کنند که گویی همزمان در هر دو جهت می‌چرخند. این یک ویژگی کوانتومی به نام برهم نهی است.

قرار گرفتن همزمان در دو حالت باعث می‌شود که الکترون‌ها نامزدهای خوبی برای کیوبیت‌های اسپینی باشند. اما کیوبیت‌های اسپین برای نگهداری، کنترل و شناسایی و همچنین خواندن اطلاعات موجود در آن‌ها به ماده مناسبی نیاز دارند. با در نظر گرفتن این موضوع، نانولوله‌های کربنی به عنوان گزینه ی مناسب انتخاب شدند.

این نانولوله‌ها که فقط از اتم‌های کربن ساخته شده، شکل لوله‌ای توخالی و ضخامتی در حدود 1 نانومتر دارند. معمولاً چند میکرومتر طول دارند و عمدتاً فاقد اسپین‌های نوسانی هسته ای هستند که با اسپین الکترون تداخل کند و به همین دلیل باعث کاهش زمان انسجام آن نمی شود. چالش پژوهش در این بود که نانولوله‌های کربنی به تنهایی نمی توانند الکترون در حال چرخش را در یک مکان حفظ کنند.

زیرا در اطراف نانولوله حرکت می‌کند. پیش از این پژوهشگران الکترودهایی را با فاصله نانومتری از هم قرار داده اند تا یک الکترون در حال چرخش را بین آنها محدود کنند. اما این چیدمان از نظر اندازه بزرگ، گران و چالش برانگیز است.

پژوهش فعلی ساختار اتمی یک نانولوله کربنی را به گونه‌ای تغییر می‌دهند که یک الکترون در حال چرخش را در یک مکان به دام می‌اندازد. حالا یک کیوبیت چرخشی فوق العاده پایدار در یک نانولوله کربنی ایجاد می‌کند.

همچنین لوله‌های کربنی بسیار منعطف هستند و می‌توان از ارتعاشات آنها برای ذخیره اطلاعات کیوبیت استفاده کرد. این یک گام اولیه بزرگ در مسیر پیشرفت رایانه‌های کوانتومی است.