Araştırmacılar daha iyi kuantum bitleri elde etmek için elması genişletmenin yeni bir yolunu keşfetti
Gelecekteki bir kuantum ağı, araştırmacılar sayesinde daha az zorlayıcı hale gelebilir. Chicago ÜniversitesiArgonne Ulusal Laboratuvarı ve Cambridge Üniversitesi.
A ABD Ulusal Bilim Vakfı–desteklenen takım kuantum ağ mühendisliğinde bir atılım duyurdu. İnce elmas filmlerini “gererek”, önemli ölçüde azaltılmış ekipman ve masrafla çalışabilen kuantum bitleri yarattılar. Değişiklik aynı zamanda bitlerin kontrol edilmesini de kolaylaştırır.
Araştırmacılar, yayınlanan bulguların Fiziksel İnceleme Xgelecekteki kuantum ağlarını daha uygulanabilir hale getirebilir.
Çalışmayı yöneten UChicago'dan Alex High, “Bu teknik, bu sistemlerin çalışma sıcaklığını, onları çalıştırmanın çok daha az kaynak yoğun olduğu noktaya kadar önemli ölçüde artırmanıza olanak tanıyor” dedi.
Kuantum bitleri veya kübitler, bilgi işlem ağlarının geleceğini arayan bilim adamlarının ilgisini çekecek benzersiz özelliklere sahiptir; örneğin, bilgisayar korsanlığı girişimlerine karşı neredeyse dayanıklı hale getirilebilir. Ancak yaygın, günlük bir teknoloji haline gelmeden önce çözülmesi gereken önemli zorluklar var.
Kübitlerle ilgili başlıca sorunlardan biri, kuantum ağı boyunca bilgi aktaracak “düğümler”de yatmaktadır. Bu düğümleri oluşturan kubitler ısıya ve titreşimlere karşı çok hassastır, bu nedenle bilim adamlarının çalışabilmeleri için onları son derece düşük sıcaklıklara soğutmaları gerekmektedir.
“Günümüzde kübitlerin çoğu, oda büyüklüğünde özel bir buzdolabına ve bunu çalıştırmak için yüksek eğitimli insanlardan oluşan bir ekibe ihtiyaç duyuyor; bu nedenle, her 5 veya 10 kilometrede bir tane kurmanız gereken endüstriyel bir kuantum ağını hayal ediyorsanız, şimdi High, 'bir miktar altyapı ve işçilikten bahsediyoruz' dedi.
High'ın laboratuvarı, teknolojiyi geliştirip geliştiremeyeceklerini görmek için bu kübitlerin yapıldığı malzemeleri denemek üzere UChicago'ya bağlı ABD Enerji Bakanlığı ulusal laboratuvarı Argonne Ulusal Laboratuvarı'ndan araştırmacılarla birlikte çalıştı.
En umut verici kübit türlerinden biri elmastan yapılmıştır. Grup IV renk merkezleri olarak bilinen bu kübitler, göreceli olarak uzun süreler boyunca kuantum dolaşıklığını (elektronlar veya fotonlar gibi parçacıklar arasındaki bağlantıyı, ayrılmış olsalar bile) sürdürme yetenekleriyle bilinir; ancak bunu yapabilmek için sadece bir saniyeye kadar soğutulmaları gerekir. mutlak sıfırın biraz üzerinde.
Ekip, ne gibi iyileştirmeler yapabileceklerini görmek için malzemenin yapısını değiştirmek istedi; elmasların ne kadar sert olduğu göz önüne alındığında bu zor bir işti. Ancak bilim insanları, sıcak camın üzerine ince bir elmas tabakası döşerlerse, elması moleküler düzeyde “uzatabileceklerini” keşfettiler. Cam soğudukça, elmastan daha yavaş bir oranda büzülür ve elmasın atomik yapısını hafifçe gerer; tıpkı altındaki toprak soğuduğunda veya ısınırken kaldırımın nasıl genişlediği veya büzüldüğü gibi.
NSF Mühendislik Direktörlüğü program direktörü Tom Kuech, “Kuantum tabanlı bilgi teknolojilerinin potansiyeli yüksek” dedi. “Bu proje, NSF'nin, bu yaklaşımları teknolojik bir gerçekliğe dönüştürmek için gereken imalat bilimine yönelik destekleyici araştırmayı sağlamaya yönelik devam eden çabalarının bir parçasıdır.”