Keterikatan kuantum adalah salah satu fenomena yang paling asas dan menarik dalam alam semula jadi. Penyelidikan terkini mengenai keterikatan telah terbukti menjadi sumber yang berharga untuk komunikasi kuantum dan pemprosesan maklumat. Kini, saintis dari Jepun telah menemui keadaan terjerat kuantum yang stabil bagi dua proton pada permukaan silikon, membuka pintu kepada kesatuan organik platform pengkomputeran klasik dan kuantum dan berpotensi mengukuhkan masa depan kuantum teknologi.
Salah satu fenomena yang paling menarik dalam mekanik kuantum adalah "keterlibatan kuantum." Fenomena ini menerangkan bagaimana zarah-zarah tertentu saling berkaitan, sehingga keadaannya hanya dapat digambarkan dengan merujuk satu sama lain. Interaksi partikel ini juga menjadi asas pengkomputeran kuantum. Dan inilah sebabnya, dalam beberapa tahun terakhir, ahli fizik telah mencari teknik untuk menghasilkan keterlibatan. Walau bagaimanapun, teknik ini menghadapi sejumlah rintangan kejuruteraan, termasuk batasan dalam membuat sejumlah besar "qubits" (bit kuantum, unit asas maklumat kuantum), keperluan untuk mengekalkan suhu yang sangat rendah (<1 K), dan penggunaan bahan ultrapure. Permukaan atau antara muka sangat penting dalam pembentukan keterikatan kuantum. Malangnya, elektron yang terkurung ke permukaan cenderung kepada "decoherence", suatu keadaan di mana tidak ada hubungan fasa yang ditentukan antara dua keadaan yang berbeza. Oleh itu, untuk mendapatkan qubit yang stabil dan koheren, keadaan putaran atom permukaan (atau setara, proton) mesti ditentukan.
Baru-baru ini, sepasukan saintis di Jepun, termasuk Prof Takahiro Matsumoto dari Universiti Nagoya City, Prof Hidehiko Sugimoto dari Universiti Chuo, Dr Takashi Ohhara dari Agensi Tenaga Atom Jepun, dan Dr Susumu Ikeda dari Organisasi Penyelidikan Pemecut Tenaga Tinggi, menyedari keperluan untuk qubit stabil. Dengan melihat keadaan putaran permukaan, para saintis menemui sepasang proton yang terjerat di permukaan nanocrystal silikon.
Prof Matsumoto, saintis utama, menggariskan kepentingan kajian mereka, "Penglibatan proton sebelumnya telah diamati dalam hidrogen molekul dan memainkan peranan penting dalam berbagai disiplin ilmiah. Walau bagaimanapun, keadaan terjerat hanya terdapat pada fasa gas atau cecair. Sekarang, kami telah mengesan keterlibatan kuantum pada permukaan padat, yang dapat meletakkan dasar untuk teknologi kuantum masa depan. ” Kajian perintis mereka diterbitkan dalam terbitan terbaru Kajian Fizikal B.
Para saintis mengkaji keadaan putaran menggunakan teknik yang dikenal sebagai "spektroskopi penyebaran neutron elastik" untuk menentukan sifat getaran permukaan. Dengan memodelkan atom permukaan ini sebagai "pengayun harmonik," mereka menunjukkan anti-simetri proton. Oleh kerana protonnya sama (atau tidak dapat dibedakan), model osilator membatasi kemungkinan keadaan putarannya, yang mengakibatkan keterikatan yang kuat. Berbanding dengan keterikatan proton dalam hidrogen molekul, ikatan tersebut mempunyai perbezaan tenaga yang besar antara keadaannya, memastikan umur panjang dan kestabilannya. Selain itu, para saintis secara teori menunjukkan peralihan lata dari pasangan foton terahertz terjerat menggunakan ikatan proton.
Perpaduan qubit proton dengan teknologi silikon kontemporari boleh mengakibatkan penyatuan organik platform pengkomputeran klasik dan kuantum, yang memungkinkan bilangan qubit yang jauh lebih besar (106) daripada yang ada pada masa ini (102, dan pemprosesan yang sangat pantas untuk aplikasi superkomputer baru. "Komputer kuantum dapat menangani masalah yang rumit, seperti pemfaktoran integer dan 'masalah jurujual perjalanan', yang hampir mustahil untuk diselesaikan dengan superkomputer tradisional. Ini boleh menjadi permainan-pengubah dalam pengkomputeran kuantum berkaitan dengan menyimpan, memproses, dan memindahkan data, bahkan berpotensi menyebabkan perubahan paradigma dalam bidang farmasi, keselamatan data, dan banyak bidang lain, " menyimpulkan Prof Matsumoto yang optimis.
Kita mungkin akan menyaksikan revolusi teknologi dalam pengkomputeran kuantum!
ELE Kali
-
ELE Kalihttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsMenggunakan Algoritma Pembelajaran Dalam untuk Memberikan 'Green Wave' kepada Penunggang basikal pada Isyarat Lalu Lintas
-
ELE Kalihttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsIndia Menginovasikan Teknologi yang Menjana Hidrogen Secara Langsung dari Sisa Pertanian
-
ELE Kalihttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsKajian Mengatakan 'Hidrogen Biru' Mungkin Buruk Iklim
-
ELE Kalihttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsMouser Mempersembahkan Tapak Ethernet Single Pair dari Texas Instruments dan Phoenix Contact