خبر

ابررسانایی که می تواند نقش کلیدی در انواع متفاوتی از کامپیوتر های کوانتومی داشته باشد

This Superconductor Could Be Key to a Whole Different Type of Quantum Computer

به منظور عملیاتی شدن کامپیوتر های کوانتومی به طور کامل، باید چندین جهش بزرگ علمی در این مسیر انجام شود-که از جمله آن ها می توان به یافتن ابررسانایی که بتواند نقشی شبیه سیلیکون در کامپیوتر های امروزی را ایفا نماید. گروهی از پژوهشگران بر این باورند که این جست و جو اکنون به پایان رسیده است.

با معرفی دی تلورید اورانیوم (UTe2) ، مطالعه جدید محققان می گوید که این ترکیب می تواند برای ساخت مدارهای منطقی با کیوبیت ها استفاده شود -بیت های کوانتومی بسیار قدرتمند که می توانند همزمان در دو حالت قرار بگیرند. یکی از مهمترین مشکلات فیزیکدانان کوانتومی که در حال حاضر با آن روبرو هستیم ، نگهداشتن کیوبیت ها به مدت کافی در یک حالت عملیاتی و پایدار برای انجام محاسبات واقعی با آنها است. این یک مسئله دردسر سازست که به عنوان وادوسی کوانتومی شناخته می شود. آنچه UTe2 را به عنوان یک ابررسانا متمایز می کند، مقاومت بالای آن در برابر میدان های مغناطیسی است – مقاومت در برابر خطاهایی که در غیر این صورت می توانند در محاسبات کوانتومی وارد شوند.

نیک بوچ[1] ، فیزیکدان ، از مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) در این باره می گوید: “این ابررسانا به طور بالقوه سیلیکون عصر اطلاعات کوانتومی است. شما می توانید از دی تلورید اورانیوم برای ساخت کیوبیت های یک کامپیوتر کوانتومی کارآمد استفاده کنید.”

بوچ و همکارانش حین بررسی انواع مگنت های مبتنی بر اورانیوم ، به طور اتفاقی با ویژگیهای کوانتومی UTe2 روبرو شدند. تصور اولیه این بود که UTe2 ممکن است در دماهای پایین خاصیت مغناطیسی پیدا کند – و گرچه این اتفاق نیفتاد ، این ترکیب تبدیل به یک ابررسانا شد. از نظر فنی ، دی تلورید اورانیوم بر خلاف اکثر ابررسانا ها که از لحاظ اسپینی تکی[2] هستند، حالت اسپینی سه تایی[3] دارد. این بدان معنی است که جفت های کوپر آن – الکترون هایی که در دمای پایین با یکدیگر جفت شده اند – می توانند جهت گیری متفاوتی داشته باشند. فیزیک مربوط به این پدیده خیلی سریع می تواند بسیار پیچیده شود ، اما نکته مهم این است که این خصوصیات به این معنی است که جفت های کوپر می توانند به طور موازی و نه در خلاف جهت، نسبت به یکدیگر قرار گیرند، و این به نوبه خود نشان می دهد UTe2 باید ابررسانایی خود را در مواجهه با اختلالات خارجی (تهدیدی برای همدوسی کوانتومی) حفظ کند.

بوچ می گوید: “این جفت های با اسپین موازی می توانند به کامپیوتر کمک کنند تا عملیاتی باقی بماند. این جفت به دلیل نوسانات کوانتومی نمی تواند خود به خود از هم بپاشد.”

یکی از دلایلی که محاسبات کوانتومی می تواند گیج کننده باشد این است که چندین رویکرد ممکن برای آن وجود دارد ، و دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که کدام یک به بهترین شکل کار خواهد کرد.

این تیم معتقد است می کند که ترکیب دی تلورید اورانیوم هم از نقطه نظر محاسبات کوانتومی و هم از لحاظ ابررسانایی به طور کلی، هنوز چندین خاصیت کشف نشده دارد.

به گفته بوچ: “با بررسی بیشتر این امر می توان فهمید که چه عاملی این ابررسانا های با اسپین موازی را پایدار می کند.”

“یکی از اهداف اصلی تحقیقات در زمینه ابررسانا ها این است که بتوانیم ابررسانایی را آنقدر خوب درک کنیم تا بدانیم در کجا به دنبال جست و جوی مواد ابررسانای کشف نشده باشیم.”

“در حال حاضر نمی توانیم چنین کاری را انجام دهیم. چه چیزی در مورد ابررسانا ها ضروری است؟ امیدواریم که این ماده جدید اطلاعات بیشتری در اختیار ما قرار دهد.”

 

منبع:

sciencealert.com

تاریخ خبر:

August 17, 2019

گردآوری:

دکتر داود طاهری نیا

ویرایش:

دکتر میلاد معظمی گودرزی

[1] Nick Butch

[2] Singlet

[3] Triplet

برچسب ها

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن