💎کاشت سیلیکون در الماس و ساخت نخستین پل (بریدج) برای شبکه رایانه‌های کوانتومی

 

 

💧چکیده: دانشمندان برای نخستین بار بر روی یک تراشه، تمام اجزای مورد نیاز برای ساخت یک پُلِ کوانتومی را گردآورده‌اند تا رایانه‌های کوانتومی را با هم پیوند دهند (شبکه کنند).

 

پژوهشگران "ساندیا" با گنجاندن زورکی دو اتم سیلیکون در یک ماتریس الماس، برای نخستین بار بر روی یک تراشه، تمام اجزای مورد نیاز برای ساخت یک پل (Bridge) کوانتومی که بتواند رایانه های کوانتومی را با هم پیوند دهد، را به‌وجود آورده‌اند.

رایان کاماچو، پژوهشگر ساندیا می‌گوید: "هم اکنون کامپیوترهای کوانتومی کوچک ساخته شده است. به گمانم سودمندترینِ این رایانه‌ها، یک رایانه کوانتومی غول پیکر نباشد، بلکه زنجیره پیوند خورده‌ای از رایانه‌های کوچکی از این‌گونه  باشد."

پخش داده‌های (توزیع اطلاعات) کوانتومی بر روی یک پل، و یا شبکه، همچنین می‌تواند شکل های تازه‌ای از حسگرهای کوانتومی را پدید آورد، زیرا همبستگی‌های کوانتومی این امکان را می دهد که اتم‌های موجود در کل شبکه آن چنان رفتار کنند که گویا یک اتم هستند.

در کار مشترکی با دانشگاه هاروارد از یک دستگاه کاشت پرتو یونی در آزمایشگاه پرتو یونی ساندیا که برای گنجاندن دقیق یک تک یون در جایی در لایه های زیرین الماس طراحی شده بود، بهره گیری شد. پژوهشگران از روش کاشت برای جایگزینی یک اتم کربن از الماس با اتم بزرگتر سیلیکون استفاده کردند، که باعث می شود، دو اتم کربن در هر دو سوی اتم سیلیکون به اندازه کافی زیر فشار قرار بگیرند تا جابه‌جا شوند. با اینکار سیلیکون با به وجود آوردن یک فضای نارسانا در بین اتم های کربن مانع جریان های الکتریکی آزاد می شوند. 

با اینکه اتم های سیلیکون در یک جامد گنجانده می‌شوند، ولی مانند حالت شناوری در یک گاز رفتار می کنند، و در نتیجه پاسخ الکترون‌های آنها به محرک کوانتومی در سایه ی برهم کنش های ناخواسته با ماده‌های دیگر قرار نمی‌گیرد.

کاماچو گفت: "کاری که ما کرده ایم کاشت اتم های سیلیکون درست در همان جایی که می‌خواستیم است. ما می‌توانیم هزاران نقطه کاشته شده ایجاد کنیم، که همگی بازدهی دستگاه‌های کوانتومی را بالا ببرد، چرا که ما به خوبی اتم‌ها را زیر لایه های الماس می کاریم و جایشان را محکم (ثابت) می کنیم. پیش از این، پژوهشگران باید در پی اتم‌های انتشار دهنده نور در بین نزدیک به 1000 پرتو رَندوم ضعیفی که به خاطر اتم‌های غیر کربن موجود در لایه‌های چند میکرونی الماس وجود دارد  بگردند تا شاید اتمی پیدا کنند که به اندازه کافی نور ساطع کند تا در سطح تک فوتون قابل استفاده باشد ".

هنگامی که اتم‌های سیلیکون در بستر الماس گنجانده شد، فوتون‌های حاصل از لیزر به الکترون‌های سیلیکون تابانده می شود  تا به سطح بعدی و بالاتر انرژی اتمی خود بروند. سپس الکترونها به حالت انرژی پایین تر باز می گردند، چرا که همه چیز به دنبال پایین‌ترین سطح انرژی ممکن است. در هنگام بازگشت به سطح پایین‌تر انرژی، سیلیکون‌ها فوتون‌های کوانتومی، بیرون می‌دهند. این فوتون‌های کوانتومی می‌توانند با فرکانس، شدت  و یا قطبشِ موج‌هایشان، داده ها را منتقل کنند.

کاماچو  از ساندیا می‌گوید: "پژوهشگران دانشگاه هاروارد آزمایش و همچنین اندازه گیری نوری و کوانتومی را انجام دادند. و ما این دستگاه تازه را ساختیم و راهی هوشمندانه برای شمارش دقیق شمارِ یون‌های کاشته شده در لایه‌های الماس یافتیم." 

پژوهشگران ساندیا با گذاشتن فیلم‌های فلزی در بالای بستر الماس، آشکارسازهای ویژه‌ای ساخته‌اند که با اندازه‌گیری سیگنالِ یونیزاسیون ایجاد شده توسط  تک یون نشان می‌دهد کاشت پرتو یون موفق بوده است یا خیر.

 

 

پی نوشت: 

 

مفهوم بریدج (پل) چیست ؟ 

 

بردیج وسیله ای است که جدول روتینگ بسیار ساده‌ای بر اساس آدرس های مکِ  تَک تَکِ کارت‌های شبکه کامپیوتر دارد .

 

 

 

حسگر کوانتومی وسیله‌ای است که همبستگی‌های کوانتومی ذرات مانند در هم تنیدگی، را استخراج میکند. حسگر کوانتومی تاثیر حالت های کوانتومی سایر سیستم ها بر خود را اندازه گیری می کند.