يمكن أن تكون الأسلاك النانوية الرفيعة للغاية بمثابة نعمة للحوسبة الكمومية المقاومة للخطأ

قام الباحثون بتصنيع أسلاك نانوية هجينة من أشباه الموصلات فائقة النحافة فائقة الرقة يبلغ قطرها أقل من 20 نانومتر. هذه الأسلاك أرق من تلك التي نمت سابقًا ومن المتوقع أن تستضيف ظواهر تُعرف باسم أوضاع ماجورانا صفر - المكون الأساسي لما يسمى بتات الكم الطوبولوجية (كيوبت) ، والتي يمكن أن تشكل أساس كمبيوتر كمي ثابت ومقاوم للخطأ.

في الأصل ، كانت أوضاع صفر ماجورانا (MZMs) مجرد بناء رياضي سمح بوصف الإلكترون نظريًا على أنه مكون من نصفين. من منظور الحوسبة الكمومية ، فهي جذابة لأنه إذا كان بالإمكان "تقسيم" الإلكترون إلى قسمين ، فإن المعلومات الكمية التي يشفرها ستتم حمايتها من الاضطرابات المحلية طالما يمكن تخزين "نصف الإلكترونات" بعيدًا عن بعضها البعض. وفقًا للنظرية ، يجب أن تظهر هذه الكيانات في مجموعة تتكون من أسلاك نانوية شبه موصلة ملفوفة في غلاف مصنوع من مادة فائقة التوصيل ويوضع في مجال مغناطيسي.

من الناحية النظرية ، فإن أبسط أنواع الأسلاك النانوية التي يجب أن تظهر فيها MZM هو نظام إلكتروني أحادي البعد - أي النظام الذي تشغل فيه الإلكترونات نطاقًا فرعيًا إلكترونيًا واحدًا في أشباه الموصلات. ومع ذلك ، في التجارب ، يتم شغل نطاقات فرعية متعددة.

قطر أقل من 20 نانومتر

في دراسة جديدة بقيادة باحثين جيانهوا تشاو ودونغ بان من مختبر مفتاح الدولة للشبكات الفائقة والبنى الدقيقة ، معهد أشباه الموصلات ، الأكاديمية الصينية للعلوم، نمت أسلاك متناهية الصغر من زرنيخيد الإنديوم شبه الموصّل (InAs) مغطاة بـ فى الموقع فيلم الألمنيوم (Al) فائق التوصيل فوق المحور باستخدام تقنية تسمى epitaxy الحزمة الجزيئية (MBE). استخدموا محفزًا فضيًا (Ag) لتنمية الأسلاك - وهي تقنية تستخدم بشكل روتيني في هذا النوع من التجارب. يبلغ قطر الأسلاك النانوية الجديدة أقل من 20 نانومتر ، وهو أصغر بخمس مرات من الأسلاك النانوية شبه الموصلة التي نمت سابقًا باستخدام هذا النهج.

يعتمد قطر الأسلاك على قطر محفز Ag ، ويوضح Zhao أنه يمكن تحضير محفزات Ag صغيرة جدًا (تتراوح من 5 إلى 40 نانومتر) باستخدام نظام MBE الخاص بالفريق. تعتمد جودة الكريستال للأسلاك أيضًا على قطرها والأسلاك المزروعة في الدراسة الجديدة عالية الجودة.

طريق جديد لعمليات بحث MZMs المستقبلية

"عند دمجها مع أفلام Al superconducting ، توفر هذه الأسلاك فائقة النحافة طريقة ممكنة للوصول إلى نظام النطاق الفرعي الأقل (وفي النهاية نظام النطاق الفرعي الفردي) ،" هاو تشانغ of جامعة تسينغهوا، الذي قاد قياسات نقل الإلكترون في العمل ، يقول عالم الفيزياء. "وبالتالي فإن هذه الأسلاك تفتح طريقًا جديدًا لاستكشاف عدد أقل من أنظمة النطاق الفرعي لعمليات بحث MZM المستقبلية."

بفضل قياسات خصائص النقل الأساسية ، اكتشف الباحثون بالفعل ظاهرتين في نظامهم: فجوة "صلبة" فائقة التوصيل في قياسات التحليل الطيفي النفقي. و "التكافؤ للحفاظ على حصار كولوم" فيما يسمى بأجهزة الجزيرة الهجينة. يوضح تشانغ أن كلتا الظاهرتين عنصران أساسيان في عمليات البحث المستقبلية في ماجورانا.

يقول الفريق إنه يبحث الآن عن دليل أقوى على MZMs من خلال قياس خصائص النقل الكمي لهياكل InAs-Al nanowire شديدة الرقة.

العمل مفصل في رسائل الفيزياء الصينية.

وظيفة يمكن أن تكون الأسلاك النانوية الرفيعة للغاية بمثابة نعمة للحوسبة الكمومية المقاومة للخطأ ظهرت للمرة الأولى على عالم الفيزياء.

• كوينسمارت. أفضل بورصة للبيتكوين والعملات المشفرة في أوروبا.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. دخول مجاني.
• كريبتوهوك. الرادار. تجربة مجانية.
• المصدر: https://physicsworld.com/a/ultrathin-nanowires-could-be-a-boon-for-error-resistant-quantum-computing/