ساخت نخستین پل برای رایانه‌های کوانتومی

دانشمندان دانشگاه هاروارد و آزمایشگاه پرتوی یون ساندیا با ادغام دو اتم سیلیکون در یک ماتریس الماس توانسته‌اند دو رایانه کوانتومی متفاوت را به هم متصل کنند.

به گزارش ایسنا به نقل از فیزورگ، محاسبات کوانتومی از توانایی ذرات زیر اتمی برای موجود بودن در بیش از یک حالت در هر زمان بهره می‌برد.

در رایانه‌های سنتی، داده در یکی از دو حالت صفر و یک ابراز می‌شود که به بیت‌های دودویی شناخته شده‌اند.

اما رایانه‌های کوانتومی از بیت‌های کوانتوم یا کیوبیت استفاده می‌کنند. محاسبات در یک رایانه کوانتومی زمانی رخ می‌دهد که کیوبیت‌ها با یکدیگر تعامل برقرار می‌کنند، از این رو برای اینکه یک رایانه کار کند، به کیوبیت‌های زیاد نیاز دارد.

یکی از دلایل اصلی مشکل بودن ساخت رایانه‌های کوانتومی این است که دانشمندان هنوز نتوانسته‌اند شیوه ساده‌ای برای کنترل سیستم‌های پیچیده کیوبیت‌ها پیدا کنند.

اما محققان آمریکایی معتقدند که این مشکل با پیوند دادن رایانه‌های کوانتومی کوچک به جای ساخت یک رایانه بزرگ قابل حل است.

اطلاعات کوانتومی مانند یک شبکه روی یک پل قابل توزیع هستند. این امر می‌تواند راه را برای شکل جدیدی از سنجش کوانتومی هموار کند زیرا ارتباطات کوانتومی به اتم‌ها در پل اجازه می‌دهند به شکل واحد رفتار کنند.

پل جدید با افزودن ناخالصی (اتم سیلیکون) به الماس ساخته شده است. این تحقیق از یک پرتوی کاشت یون متمرکز در آزمایشگاه پرتوی یون ساندیا استفاده کرد. این پرتو برای شلیک یون‌های منفرد به مناطق خاص یک زیرلایه الماس طراحی شده است.

محققان اتم‌های کربن روی الماس را با اتم‌های سیلیکون جابجا کردند که باعث شد اتم‌های اطراف سیلیکون فرار کنند. این امر باعث شد که اتم‌های سیلیکون فضای خالی زیادی داشته باشند و با اینکه در یک ماده جامد بودند، طوری رفتار می‌کردند که گویی در گاز هستند.

زمانیکه اتم‌های سیلیکون در زیر لایه الماس قرار گرفتند، فوتون‌های تولید شده توسط لیزر، الکترون‌های سیلیکون را به بالاترین حالت انرژی‌شان بردند. زمانیکه این الکترون‌ها به حالت انرژی پایین خود باز می‌گردند، فوتون‌های تصادفی منتشر شده و اطلاعات را از طریق فرکانس، شدت و قطبش امواجشان منتقل می‌کنند.

این تحقیق در مجله ساینس منتشر شده است.