تعتمد تقنية الكم على الكيوبت ، الذي يتكون من ذرة أو جسيم دون ذري أو فوتون. في الإلكترون أو كيوبت الدوران النووي ، يتم تمثيل الحالة الثنائية المألوفة "0" أو "1" لبت الكمبيوتر الكلاسيكي باللف المغزلي ، وهي خاصية مشابهة بشكل فضفاض للقطبية المغناطيسية - بمعنى أن السبين حساس للمجال الكهرومغناطيسي. لأداء أي مهمة ، يجب أولاً التحكم في الدوران وتماسكه أو تحمُّله.
جامعة بوردو لقد فتح الباحثون مجالًا جديدًا لعلوم وتكنولوجيا الكم من خلال استخدام الفوتونات والكيوبتات المغزلية للإلكترون لتنظيم الدوران النووي في مادة ثنائية الأبعاد. لقد استخدموا كيوبتات الإلكترون كمستشعرات على النطاق الذري للتأثير على أول تحكم تجريبي للكيوبتات المغزلية النووية في نيتريد البورون السداسي الرقيق للغاية.
يمكن أن تؤدي الدراسة إلى تطبيقات مثل التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي على نطاق ذري. يمكن أن يسمح أيضًا بالقراءة والكتابة المعلومات الكمية مع يدور نووي في مواد ثنائية الأبعاد.
قال المؤلف المراسل تونغكانغ لي ، أستاذ الفيزياء والفلك والهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في جامعة بيرديو ، "هذا هو أول عمل يُظهر التهيئة الضوئية والتحكم المتماسك في الدوران النووي في المواد ثنائية الأبعاد. الآن يمكننا استخدام الضوء لتهيئة السبينات النووية ، وبهذا التحكم ، يمكننا كتابة وقراءة المعلومات الكمومية باستخدام السبينات النووية في المواد ثنائية الأبعاد. يمكن أن تحتوي هذه الطريقة على العديد من التطبيقات المختلفة بتنسيق ذاكرة الكموالاستشعار الكمي والمحاكاة الكمومية ".
أنشأ العلماء لأول مرة واجهة بين الفوتونات واللفائف النووية في نيتريد البورون السداسي الرقيق للغاية.
يمكن للكيوبتات المغزلية المحيطة بالإلكترون تهيئة الدورات النووية بصريًا أو ضبطها على دوران معروف. بمجرد التهيئة ، يمكن استخدام تردد الراديو "لكتابة" المعلومات عن طريق تغيير كيوبت الدوران النووي أو "قراءة" المعلومات عن طريق قياس التغيرات في كيوبتات الدوران النووية. تستخدم تقنيتهم ثلاث ذرات نيتروجين في وقت واحد ولها فترات تماسك أطول بأكثر من 30 مرة من تلك الخاصة بالكيوبتات الإلكترونية في درجة الحرارة المحيطة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن دمج جهاز استشعار في المادة ثنائية الأبعاد عن طريق وضعها فوق مادة أخرى.
Li محمد, ستكون الشبكة الدورانية النووية ثنائية الأبعاد مناسبة لمحاكاة الكم على نطاق واسع. يمكن أن تعمل في درجات حرارة أعلى من الموصلية الفائقة المكدسة".
بدأ الباحثون بإزالة ذرة بورون من الشبكة واستبدالها بإلكترون للتحكم في دوران نووي كيوبت. ثلاث ذرات نيتروجين تحيط بالإلكترون في هذا الوقت. تكون كل نواة نيتروجين حاليًا في حالة دوران عشوائي ، والتي يمكن أن تكون إما -1 أو 0 أو +1.
بعد ذلك ، يُضخ الإلكترون إلى حالة دوران تساوي 0 باستخدام ضوء الليزر ، والذي له تأثير ضئيل على دوران نواة النيتروجين.
أخيرًا ، يؤدي التفاعل شديد الدقة بين الإلكترون المثار ونوى النيتروجين الثلاثة المحيطة إلى إحداث تغيير في دوران النواة. عندما تتكرر الدورة عدة مرات ، يصل دوران النواة إلى حالة +1 ، حيث يبقى بغض النظر عن التفاعلات المتكررة. مع ضبط النوى الثلاثة على حالة +1 ، يمكن استخدامها كثلاث وحدات كيوبت.
المرجع مجلة:
- Tongcang Li ، استقطاب الدوران النووي والتحكم في نيتريد البورون السداسي ، مواد الطبيعة (2022). معرف الهوية الرقمي: 10.1038/s41563-022-01329-8.
