הסתבכות קוונטית היא אחת התופעות הבסיסיות והמסקרנות ביותר בטבע. מחקר עדכני בנושא הסתבכות הוכח כמשאב רב ערך לתקשורת קוונטית ולעיבוד מידע. כעת, מדענים מיפן גילו מצב סבוך קוונטי יציב של שני פרוטונים על משטח סיליקון, פותח דלתות לאיחוד אורגני של פלטפורמות מחשוב קלאסיות וקוונטיות ומחזק פוטנציאל את עתיד הקוונטי טֶכנוֹלוֹגִיָה.
אחת התופעות המעניינות ביותר במכניקת הקוונטים היא "הסתבכות קוונטית". תופעה זו מתארת כיצד חלקיקים מסוימים מקושרים זה לזה באופן בלתי נפרד, כך שניתן לתאר את מצביהם רק בהתייחס אחד לשני. אינטראקציה זו בין חלקיקים מהווה גם את הבסיס של מחשוב קוונטי. ובגלל זה, בשנים האחרונות, פיסיקאים חיפשו טכניקות ליצירת הסתבכות. עם זאת, טכניקות אלה מתמודדות עם מספר מכשולים הנדסיים, כולל מגבלות ביצירת מספר רב של "קוויביט" (סיביות קוונטיות, היחידה הבסיסית של מידע קוונטי), הצורך לשמור על טמפרטורות נמוכות במיוחד (<1 K) ושימוש ב- חומרים אולטרה טהורים. משטחים או ממשקים הם בעלי חשיבות מכרעת ביצירת הסתבכות קוונטית. לרוע המזל, אלקטרונים המרותקים למשטחים מועדים ל"דקוהרנטיות ", מצב בו אין קשר פאזי מוגדר בין שני המצבים הנפרדים. לפיכך, כדי להשיג קוויביט יציב וקוהרנטי, יש לקבוע את מצבי הספין של אטומי השטח (או באופן שווה, פרוטונים).
לאחרונה, צוות מדענים ביפן, ביניהם פרופ 'טקהירו מאצומוטו מאוניברסיטת העיר Nagoya, פרופ' הידהיקו סוגימוטו מאוניברסיטת צ'ואו, ד"ר טאקאשי אוהרה מהסוכנות לאנרגיה אטומית ביפן וד"ר סוסומו איקדה מארגון המחקר מאיץ אנרגיה גבוהה, זיהה את הצורך ב- qubits יציב. על ידי התבוננות במצבי ספין פני השטח, המדענים גילו זוג פרוטונים סבוכים על פני השטח של ננו -קריסטל סיליקון.
פרופ 'מטסומוטו, המדען הראשי, מתווה את משמעות המחקר שלהם, "הסתבכות פרוטון נצפתה בעבר במימן מולקולרי ומשחקת תפקיד חשוב במגוון תחומים מדעיים. עם זאת, המצב הסתבך נמצא בשלבי גז או נוזלים בלבד. כעת, זיהינו הסתבכות קוונטית על משטח מוצק, שיכול להניח את התשתית לטכנולוגיות קוונטיות עתידיות ". המחקר החלוצי שלהם פורסם בגיליון האחרון של סקירה פיזית ב.
המדענים בחנו את מצבי הספין באמצעות טכניקה הידועה בשם "ספקטרוסקופיית פיזור נייטרונים לא אלסטית" כדי לקבוע את אופי תנודות השטח. על ידי דוגמנות אטומי שטח אלה כ"מתנדים הרמוניים ", הם הראו אנטי סימטריה של פרוטונים. מכיוון שהפרוטונים היו זהים (או בלתי ניתנים להבחנה), מודל המתנד הגביל את מצבי הספין האפשריים שלהם, וכתוצאה מכך הסתבכות חזקה. בהשוואה להסתבכות הפרוטונים במימן המולקולרי, הסתבכה טמונה בהבדל אנרגטי עצום בין מצביה, והבטיחה את אריכות ימים ויציבותה. בנוסף, המדענים הוכיחו תיאורטית מעבר מפל של זוגות פוטונים שהסתבכו בטרהרץ באמצעות הסתבכות הפרוטונים.
התכנסות של qubits פרוטון לטכנולוגיית הסיליקון העכשווית עלולה לגרום לאיחוד אורגני של פלטפורמות מחשוב קלאסיות וקוונטיות, ומאפשר מספר גדול בהרבה של qubits (106) מאשר זמין כיום (102), ועיבוד מהיר במיוחד ליישומי מחשוב-על חדשים. "מחשבים קוונטיים יכולים להתמודד עם בעיות מורכבות, כגון פקטוריזציה שלמה ו'בעיית איש המכירות המטייל ', שכמעט בלתי אפשרי לפתור אותן עם מחשבי על מסורתיים. זה יכול להיות א מִשְׂחָק-מחליף במחשוב הקוונטי בכל הנוגע לאחסון, עיבוד והעברת נתונים, שעלול אף להוביל לשינוי פרדיגמה בתרופות, אבטחת נתונים ותחומים רבים אחרים ". מסכם פרופ 'מצומוטו אופטימי.
אנחנו יכולים להיות על סף עדים למהפכה טכנולוגית במחשוב הקוונטי!
ELE טיימס
-
ELE טיימסhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsשימוש באלגוריתמים של למידה עמוקה כדי לתת לרוכבי אופניים את 'הגל הירוק' באותות תנועה
-
ELE טיימסhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsהודו מחדשת טכנולוגיה המייצרת מימן ישירות משאריות חקלאיות
-
ELE טיימסhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsהמחקר אומר כי 'מימן כחול' עלול לסכן את האקלים
-
ELE טיימסhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsMouser מציג אתר אתרנט לזוג יחיד מטקסס אינסטרומנטס ומפניקס קונטקט