अल्ट्राथिन नैनोवायर त्रुटि प्रतिरोधी क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए वरदान हो सकते हैं

शोधकर्ताओं ने 20 एनएम से कम मापने वाले अल्ट्राथिन सेमीकंडक्टर-सुपरकंडक्टर हाइब्रिड नैनोवायर का निर्माण किया है। ऐसे तार पहले उगाए गए तारों की तुलना में पतले होते हैं और अनुमान लगाया जाता है कि वे मेजराना शून्य मोड के रूप में जानी जाने वाली घटनाओं की मेजबानी करेंगे - तथाकथित टोपोलॉजिकल क्वांटम बिट्स (क्यूबिट्स) का मुख्य घटक, जो एक स्थिर और त्रुटि-प्रतिरोधी क्वांटम कंप्यूटर का आधार बन सकता है।

मूल रूप से, मेजराना शून्य मोड (एमजेडएम) केवल एक गणितीय निर्माण था जो सैद्धांतिक रूप से एक इलेक्ट्रॉन को दो हिस्सों से बना होने के रूप में वर्णित करने की अनुमति देता था। क्वांटम कंप्यूटिंग परिप्रेक्ष्य से, वे आकर्षक हैं क्योंकि यदि एक इलेक्ट्रॉन को दो भागों में "विभाजित" किया जा सकता है, तो इसके द्वारा एनकोड की गई क्वांटम जानकारी को स्थानीय गड़बड़ी से तब तक संरक्षित किया जाएगा जब तक कि "आधे-इलेक्ट्रॉन" को एक दूसरे से दूर संग्रहीत किया जा सकता है। सिद्धांत के अनुसार, इन संस्थाओं को एक ऐसे सेट-अप में दिखना चाहिए जिसमें एक सुपरकंडक्टिंग सामग्री से बने शेल में लिपटे अर्धचालक नैनोवायर और एक चुंबकीय क्षेत्र में रखा गया हो।

सिद्धांत रूप में, सबसे सरल प्रकार का नैनोवायर जिसमें एमजेडएम दिखना चाहिए वह एक आयामी इलेक्ट्रॉन प्रणाली है - यानी, जिसमें इलेक्ट्रॉन अर्धचालक में एक एकल इलेक्ट्रॉनिक उप-बैंड पर कब्जा कर लेते हैं। हालाँकि, प्रयोगों में, कई उप-बैंडों का उपयोग किया जाता है।

20 एनएम से कम का व्यास

एक नए अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने नेतृत्व किया जियानहुआ झाओ और डोंग पैन का सुपरलैटिस और माइक्रोस्ट्रक्चर की राज्य प्रमुख प्रयोगशाला, सेमीकंडक्टर्स संस्थान, चीनी विज्ञान अकादमी, सेमीकंडक्टर इंडियम आर्सेनाइड (आईएनएएस) के अल्ट्राथिन नैनोवायर विकसित हुए जो एक से ढके हुए हैं साइट पर आणविक-बीम एपिटैक्सी (एमबीई) नामक तकनीक का उपयोग करके एपिटैक्सियल सुपरकंडक्टिंग एल्यूमीनियम (अल) फिल्म। उन्होंने तारों को विकसित करने के लिए एक सिल्वर (एजी) उत्प्रेरक का उपयोग किया - इस प्रकार के प्रयोग में नियमित रूप से इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक। नए नैनोवायरों का व्यास 20 एनएम से कम है, जो पहले इस दृष्टिकोण का उपयोग करके उगाए गए सेमीकंडक्टर नैनोवायरों से पांच गुना छोटा है।

तारों का व्यास एजी उत्प्रेरक के व्यास पर निर्भर करता है, और झाओ बताते हैं कि टीम के एमबीई सिस्टम का उपयोग करके बहुत छोटे एजी उत्प्रेरक (5 से 40 एनएम तक) तैयार किए जा सकते हैं। तारों की क्रिस्टल गुणवत्ता उनके व्यास पर भी निर्भर करती है और नए अध्ययन में उगाए गए तार उच्च गुणवत्ता वाले हैं।

भविष्य की एमजेडएम खोजों के लिए नया अवसर

"जब अल सुपरकंडक्टिंग फिल्मों के साथ जोड़ा जाता है, तो ये अल्ट्राथिन तार कम उप-बैंड शासन (और अंततः एकल उप-बैंड शासन) तक पहुंचने का एक संभावित तरीका प्रदान करते हैं," हाओ जांग of शिघुआ विश्वविद्यालय, जिन्होंने कार्य में इलेक्ट्रॉन परिवहन माप का नेतृत्व किया, बताते हैं भौतिकी की दुनिया. "इसलिए ये तार भविष्य में एमजेडएम खोजों के लिए कम उप-बैंड शासनों की खोज के लिए एक नया रास्ता खोलते हैं।"

बुनियादी परिवहन विशेषता माप के लिए धन्यवाद, शोधकर्ताओं ने पहले से ही अपने सिस्टम में दो घटनाओं की खोज की है: टनलिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी माप में एक "कठिन" सुपरकंडक्टिंग अंतर; और तथाकथित हाइब्रिड द्वीप उपकरणों में "समता संरक्षण कूलम्ब नाकाबंदी"। झांग बताते हैं कि दोनों घटनाएं भविष्य की मेजराना खोजों के लिए महत्वपूर्ण सामग्री हैं।

टीम का कहना है कि अब वह अपने अल्ट्राथिन आईएनएएस-अल नैनोवायर संरचनाओं के क्वांटम परिवहन गुणों को मापकर एमजेडएम के लिए मजबूत सबूत की तलाश कर रही है।

कार्य विस्तृत है चीनी भौतिकी के पत्र.

पोस्ट अल्ट्राथिन नैनोवायर त्रुटि प्रतिरोधी क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए वरदान हो सकते हैं पर पहली बार दिखाई दिया भौतिकी की दुनिया.

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/ultrathin-nanowires-could-be-a-boon-for-error-resistent-quantum-computing/