تبدیل معجزه آسای عناصر معمولی به مواد کوانتومی - وبلاگ کلشی ها

به گزارش وبلاگ کلشی ها، این پیشرفت دانشمندان را قادر ساخته تا مواد روزمره را به مواد رسانا تبدیل نموده و از آنها در رایانه های کوانتومی بهره ببرند.

غزال زیاری: مطالعه اخیر صورت گرفته به وسیله دانشمندان دانشگاه های کالیفرنیا، ایرواین و آزمایشگاه ملی لوس آلاموس که نتیجه آن در مجله Nature communications منتشر شده، از روشی نوآورانه خبر می دهد که با استفاده از آن می توان مواد روزمره مثل شیشه را به موادی تبدیل کرد که دانشمندان می توانند از آنها در ساخت کامپیوترهای کوانتومی بهره ببرند.

لوئیز آ. ژورگی ، استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه UCI و نویسنده اصلی این مقاله در این باره گفت: موادی که ما ساختیم، موادی هستند که به علت شکل یا ساختارهای اتمی خاصشان، خواص الکتریکی یا کوانتومی منحصر به فردی را از خود به نمایش می گذارند. تصور کنید که اگر بتوانیم شیشه را که معمولا یک ماده عایق است، به یک ماده رسانا مثل مس تبدیل کنیم، چه کار بزرگی انجام داده ایم!

ماده رسانای کامپیوترهای معمولی

در کامپیوترهای معمولی از سیلیکون به عنوان ماده رسانا استفاده می گردد. اما سیلیکون محدودیت هایی دارد. رایانه های کوانتومی به دور زدن این محدودیت ها یاری می نمایند و روش هایی مانند آنچه در مطالعه تازه شرح داده شده، به رایانه های کوانتومی یاری می نمایند تا تبدیل به یک واقعیت روزمره شوند.

ژورگی در این باره گفته: این آزمایش براساس قابلیت های منحصر به فردی است که ما در دانشگاه UCI برای رشد مواد کوانتومی با کیفیت بالا داریم. چطور می توان این مواد که رسانای ضعیفی هستند را تبدیل به رساناهای خوب کنیم؟ او که یکی از اعضای موسسه کوانتومی Uddleman UCI نیز هست ادامه داد: به همین دلیل است که ما این مقاله را آماده کردیم. ما در حال به کارگیری تکنیک های تازهی برای این مواد هستیم و آنها را به مواد رسانای خوبی تبدیل نموده ایم.

نحوه تبدیل مواد به موادی رسانا

طبق شرح ژورگی، کلید این کار در اعمال نوع مناسبی از کرنش برای مواد در مقیاس اتمی است. برای انجام این کار، اعضای این تیم دستگاه ویژه ای را به نام ایستگاه خمشی در کارگاه ماشین آلات دانشکده علوم فیزیکی UCI طراحی کردندکه این امکان را برایشان فراهم می نماید تا با به کارگیری فشار و کشش زیاد، برای تغییر ساختار اتمی ماده ای به نام پنتاتلورید هافنیوم از یک ماده بی اهمیت استفاده نموده و ماده ای مناسب برای کامپیوترهای کوانتومی فراوری نمایند.

او در این رابطه شرح داد: برای ساخت چنین موادی به این احتیاج داریم تا سوراخ هایی را در ساختار اتمی ایجاد کنیم و کرنش به ما اجازه انجام این کار را می دهد.

جینیو لیو که اولین نویسنده این مقاله و محقق فوق دکتراست که با ژورگی همکاری می نماید در این باره گفت: شما بعلاوه می توانید با کنترل مقدار کرنش، تغییرات در ساختار اتمی را روشن و خاموش کنید؛ اگر بخواهید در آینده یک کلید روشن و خاموش برای مواد در رایانه های کوانتومی ایجاد کنید، این روش برایتان مفید و کاربردی خواهد بود.

روکیان وو، یکی از نویسندگان این مقاله و استاد فیزیک و دانشیار مرکز UCIدر این باره گفت: از روشی که شبیه سازی های نظری بینش های عمیقی را درباره مشاهدات تجربی ارائه می دهند، رضایت دارم. این کشف روش هایی برای کنترل حالت های کوانتومی مواد تازه را تسریع می نماید. این تاکیدی است بر موفقیت کوشش های مشترک که شامل تخصص های متنوع در تحقیقات مرزی است.

مایکل پتس، یکی دیگر از نویسندگان مقاله و دانشمند مرکز فناوری های یکپارچه نانو در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس در این باره گفت: من واقعا هیجان زده ام که تیم ما توانسته نشان دهد که می توان حالت های مواد گریزان و مورد جستجو را ساخت. این برای توسعه دستگاه های کوانتومی امیدوارنماینده است. روشی که ما به نمایش گذاشتیم، برای آزمایش بر روی سایر مواد کوانتومی نیز سازگار است.

در حال حاضر، کامپیوترهای کوانتومی تنها در مکان های محدودی مثل دفاتر شرکت هایی مثل IBM، Google و Rigetti مورد استفاده قرار می گیرند. ژورگی در این باره گفته: گوگل، IBM و بسیاری از شرکت های دیگر در پی کامپیوترهای کوانتومی موثر هستند تا در کار و زندگی روزمره از آن استفاده نمایند. امیدواریم که این تحقیقات تازه به ما یاری کند تا بتوانیم وعده کامپیوترهای کوانتومی را به واقعیت تبدیل کنیم.

منبع: scitechdaily

5858