يعد التشابك الكمي أحد الظواهر الأساسية والأكثر إثارة للاهتمام في الطبيعة. أثبتت الأبحاث الحديثة حول التشابك أنها مصدر قيم للاتصالات الكمومية ومعالجة المعلومات. الآن، اكتشف علماء من اليابان حالة تشابك كمي مستقرة لاثنين من البروتونات على سطح السيليكون، مما يفتح الأبواب أمام اتحاد عضوي لمنصات الحوسبة الكلاسيكية والكمية ويحتمل أن يعزز مستقبل الحوسبة الكمومية. التكنلوجيا.
واحدة من أكثر الظواهر إثارة للاهتمام في ميكانيكا الكم هي "التشابك الكمي". تصف هذه الظاهرة كيف ترتبط جسيمات معينة ارتباطًا وثيقًا ، بحيث لا يمكن وصف حالاتها إلا بالإشارة إلى بعضها البعض. يشكل تفاعل الجسيمات هذا أيضًا أساس الحوسبة الكمومية. ولهذا السبب ، بحث الفيزيائيون في السنوات الأخيرة عن تقنيات لتوليد التشابك. ومع ذلك ، تواجه هذه التقنيات عددًا من العقبات الهندسية ، بما في ذلك القيود المفروضة على إنشاء عدد كبير من "الكيوبتات" (بتات الكم ، والوحدة الأساسية للمعلومات الكمية) ، والحاجة إلى الحفاظ على درجات حرارة منخفضة للغاية (<1 كلفن) ، واستخدام مواد عالية النقاء. تعتبر الأسطح أو الواجهات حاسمة في تكوين التشابك الكمومي. لسوء الحظ ، فإن الإلكترونات المحصورة على الأسطح عرضة لـ "فك الترابط" ، وهي حالة لا توجد فيها علاقة طور محددة بين الحالتين المتميزتين. وبالتالي ، للحصول على كيوبتات مستقرة ومتماسكة ، يجب تحديد حالات الدوران لذرات السطح (أو ما يعادله من البروتونات).
في الآونة الأخيرة ، قام فريق من العلماء في اليابان ، بما في ذلك البروفيسور تاكاهيرو ماتسوموتو من جامعة مدينة ناغويا ، والبروفيسور هيديهيكو سوجيموتو من جامعة تشو ، والدكتور تاكاشي أوههارا من وكالة الطاقة الذرية اليابانية ، والدكتور سوسومو إيكيدا من منظمة أبحاث تسريع الطاقة العالية ، أدركت الحاجة إلى كيوبتات مستقرة. من خلال النظر إلى حالات الدوران السطحي ، اكتشف العلماء زوجًا متشابكًا من البروتونات على سطح بلورة السيليكون النانوية.
يوضح البروفيسور ماتسوموتو ، كبير العلماء ، أهمية دراستهم ، لقد لوحظ تشابك البروتون سابقًا في الهيدروجين الجزيئي ويلعب دورًا مهمًا في مجموعة متنوعة من التخصصات العلمية. ومع ذلك ، تم العثور على حالة التشابك في مراحل الغاز أو السائل فقط. الآن ، اكتشفنا التشابك الكمي على سطح صلب ، والذي يمكن أن يضع الأساس لتقنيات الكم المستقبلية. " نُشرت دراستهم الرائدة في عدد حديث من المراجعة البدنية ب.
درس العلماء حالات الدوران باستخدام تقنية تُعرف باسم "مطيافية تشتت النيوترونات غير المرنة" لتحديد طبيعة الاهتزازات السطحية. بنمذجة هذه الذرات السطحية على أنها "مذبذبات توافقية" ، أظهروا تناظرًا مضادًا للبروتونات. نظرًا لأن البروتونات كانت متطابقة (أو لا يمكن تمييزها) ، فقد قيد نموذج المذبذب حالات الدوران المحتملة ، مما أدى إلى تشابك قوي. بالمقارنة مع تشابك البروتون في الهيدروجين الجزيئي ، فإن التشابك يؤوي فرقًا هائلاً في الطاقة بين حالته ، مما يضمن طول عمره واستقراره. بالإضافة إلى ذلك ، أظهر العلماء نظريًا انتقالًا متسلسلًا لأزواج الفوتون المتشابكة التيراهيرتز باستخدام تشابك البروتون.
يمكن أن يؤدي التقاء بروتون كيوبتات مع تكنولوجيا السيليكون المعاصرة إلى اتحاد عضوي لمنصات الحوسبة الكلاسيكية والكمية ، مما يتيح عددًا أكبر بكثير من البتات (10).6) من المتاح حاليًا (102) ، ومعالجة فائقة السرعة لتطبيقات الحوسبة الفائقة الجديدة. "يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية التعامل مع المشكلات المعقدة ، مثل تحليل العوامل الصحيحة و "مشكلة البائع المتجول" ، والتي يكاد يكون من المستحيل حلها باستخدام أجهزة الكمبيوتر العملاقة التقليدية. قد يكون هذا ملف لعبة- تغيير في الحوسبة الكمية فيما يتعلق بتخزين البيانات ومعالجتها ونقلها ، مما قد يؤدي إلى تحول نموذجي في المستحضرات الصيدلانية وأمن البيانات والعديد من المجالات الأخرى ، " يختتم متفائلا البروفيسور ماتسوموتو.
قد نكون على وشك أن نشهد ثورة تكنولوجية في الحوسبة الكمومية!
ELE تايمز
-
ELE تايمزhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsاستخدام خوارزميات التعلم العميق لمنح راكبي الدراجات "الموجة الخضراء" عند إشارات المرور
-
ELE تايمزhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsتبتكر الهند تقنية تولد الهيدروجين مباشرة من المخلفات الزراعية
-
ELE تايمزhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsتقول دراسة إن "الهيدروجين الأزرق" سيء على الأرجح بالمناخ
-
ELE تايمزhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsيقدم Mouser موقع Ethernet أحادي الزوج من Texas Instruments و Phoenix Contact