کوانٹم ڈاٹس میں الیکٹران ہول کی ہم آہنگی کوانٹم کمپیوٹنگ کے وعدے کو ظاہر کرتی ہے – فزکس ورلڈ

کوانٹم کمپیوٹنگ کو فائدہ پہنچانے والے کئی منفرد مظاہر بائلیئر گرافین سے بنائے گئے کوانٹم ڈاٹس میں دیکھے گئے ہیں۔ تحقیق کی طرف سے کیا گیا تھا کرسٹوف سٹیمپفر RWTH آچن یونیورسٹی اور جرمنی اور جاپان کے ساتھیوں میں، جنہوں نے دکھایا کہ ڈھانچہ کس طرح ایک تہہ میں الیکٹران اور دوسری پرت میں سوراخ کر سکتا ہے۔ مزید یہ کہ ان دونوں ہستیوں کی کوانٹم سپن سٹیٹس ایک دوسرے کے کامل آئینے کے قریب ہیں۔

کوانٹم ڈاٹ سیمی کنڈکٹر کا ایک چھوٹا ٹکڑا ہے جس میں الیکٹرانک خصوصیات ہیں جو بلک مواد سے زیادہ ایٹم کی طرح ہیں۔ مثال کے طور پر، ایک کوانٹم ڈاٹ میں ایک الیکٹران کوانٹمائزڈ انرجی لیولز کی ایک سیریز میں پرجوش ہوتا ہے - بالکل ایٹم کی طرح۔ یہ ایک روایتی ٹھوس کے برعکس ہے، جس میں الیکٹران ایک کنڈکشن بینڈ میں پرجوش ہوتے ہیں۔ یہ ایٹم جیسا رویہ کوانٹم ڈاٹ کے سائز اور شکل کو ایڈجسٹ کرکے ٹھیک کیا جا سکتا ہے۔

گرافین کے چھوٹے چھوٹے ٹکڑوں کا استعمال کرتے ہوئے ایک کوانٹم ڈاٹ بنایا جا سکتا ہے، جو کاربن کی صرف ایک ایٹم موٹی شیٹ ہے۔ ایسے کوانٹم نقطے گرافین کی صرف ایک شیٹ، دو شیٹس (بائلیئر گرافین) یا اس سے زیادہ سے بنائے جا سکتے ہیں۔

دلچسپ اسپن کوئبٹس

گرافین کوانٹم ڈاٹس کی ایک امید افزا ایپلی کیشن کوانٹم بٹس (کوبٹس) بنانا ہے جو الیکٹرانوں کی سپن حالتوں میں کوانٹم معلومات کو محفوظ کرتے ہیں۔ جیسا کہ Stampfer وضاحت کرتا ہے، گرافین کوانٹم ڈاٹس کی ترقی کوانٹم کمپیوٹرز کی ترقی کے لیے اہم مضمرات رکھتی ہے۔ "گرافین کوانٹم ڈاٹس، جو پہلی بار 2007 میں پہچانے گئے، اسپن کوئبٹس کے لیے دلچسپ میزبان کے طور پر ابھرے، جو طویل فاصلے تک جوڑے کی سہولت کے لیے الیکٹران اور ہول کوانٹم ڈاٹ دونوں کو استعمال کر سکتے ہیں،" وہ کہتے ہیں۔ سوراخ ذرہ نما ہستی ہیں جو سیمی کنڈکٹرز میں اس وقت بنتی ہیں جب ایک الیکٹران پرجوش ہوتا ہے۔ "اس پیش رفت نے ٹھوس ریاست کے اسپن کوبٹس پر مبنی ایک امید افزا کوانٹم کمپیوٹنگ پلیٹ فارم کی بنیاد رکھی ہے،" وہ مزید کہتے ہیں۔

اب، سٹیمپفر اور ساتھیوں نے بیلیئر گرافین سے کوانٹم ڈاٹس بنا کر اس خیال کو مزید آگے بڑھایا ہے۔ یہاں، ہر گرافین پرت انفرادی کوانٹم ڈاٹ کے طور پر کام کرتی ہے، لیکن دوسری پرت میں اپنے ہم منصب کے ساتھ قریبی تعامل کرتی ہے۔

بیلیئر گرافین الیکٹرانوں اور سوراخوں کو پھنس سکتا ہے جب ان پر ایک بیرونی وولٹیج لگایا جاتا ہے - ایک منفرد گیٹ ڈھانچہ بناتا ہے۔ bilayer graphene کے مالیکیولر ڈھانچے میں خرابی کو کم کرنے کی حالیہ کوششوں کے بعد، Stampfer کی ٹیم اب تحقیق کے اس سلسلے میں ایک نئے سنگ میل تک پہنچ گئی ہے۔

گیٹ ٹیون ایبلٹی

"2018 میں، اس نقطہ نظر نے سب سے پہلے ایک چارج کیریئر کو محدود کرنے کے لیے بیلیئر گرافین میں منفرد الیکٹرک فیلڈ انڈسڈ بینڈ گیپ کو مکمل طور پر استعمال کرنا ممکن بنایا،" Stampfer وضاحت کرتا ہے۔ "گیٹ ٹیون ایبلٹی کو مزید بہتر بنا کر، اب کوانٹم ڈاٹ ڈیوائسز بنانا ممکن ہے جو کوانٹم ڈاٹ مواد میں کیا جا سکتا ہے جس میں سلکان، جرمینیم یا گیلیم آرسنائیڈ شامل ہیں۔"

بیلیئر ڈھانچے کا ایک اہم فائدہ کوانٹم ڈاٹ کے الیکٹرانوں اور سوراخوں کی سپن ریاستوں کی خصوصیات ہیں۔ اپنے تجربات کے ذریعے، ٹیم نے دریافت کیا کہ گرافین کی ایک تہہ میں انفرادی الیکٹرانوں اور سوراخوں کی حالتیں دوسری تہہ میں پائے جانے والے جوڑے میں تقریباً مکمل طور پر آئینہ دار ہیں۔

"ہم یہ ظاہر کرتے ہیں کہ بیلیئر گرافین الیکٹران ہول ڈبل کوانٹم نقطوں میں تقریباً کامل پارٹیکل ہول کی ہم آہنگی ہوتی ہے،" سٹیمپفر جاری رکھتے ہیں۔ "یہ مخالف کوانٹم نمبروں کے ساتھ واحد الیکٹران ہول جوڑوں کی تخلیق اور فنا کے ذریعے نقل و حمل کی اجازت دیتا ہے۔"

اعلیٰ معیار کا بیلیئر گرافین بڑا ہوتا ہے۔

یہ نتائج کوانٹم کمپیوٹنگ سسٹمز کے لیے اہم مضمرات ہوسکتے ہیں جو الیکٹران اسپن کوئبٹس استعمال کرتے ہیں۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ اس طرح کے کیوبٹس کو طویل فاصلے پر ایک ساتھ جوڑنا ممکن ہونا چاہئے، جبکہ ان کی گھماؤ کی ہم آہنگی کو زیادہ قابل اعتماد طریقے سے پڑھنا۔ یہ بالآخر کوانٹم کمپیوٹرز کو موجودہ ڈیزائنز کے مقابلے کہیں زیادہ قابل توسیع، نفیس، اور غلطیوں کے خلاف مزاحم بننے کے قابل بنا سکتا ہے۔

Stampfer کی ٹیم کوانٹم کمپیوٹنگ کے علاوہ بہت سے ممکنہ ایپلی کیشنز کا بھی تصور کرتی ہے۔ یہ پیش گوئی کرنا کہ کس طرح بیلیئر گرافین کوانٹم ڈاٹ ٹیرا ہرٹز لہروں کے لیے نانوسکل ڈٹیکٹر کے لیے بنیاد فراہم کر سکتے ہیں، اور یہاں تک کہ ذرات کے الجھے ہوئے جوڑوں کے موثر ذرائع پیدا کرنے کے لیے سپر کنڈکٹرز کے ساتھ جوڑا جا سکتا ہے۔

اپنی مستقبل کی تحقیق کے ذریعے، محققین کا مقصد اب بائلیئر گرافین کوانٹم ڈاٹس کی صلاحیتوں میں گہرائی سے جانا ہے۔ ممکنہ طور پر کوانٹم ٹیکنالوجیز میں ان کے وسیع اطلاق کو ایک قدم کے قریب لانا۔

تحقیق میں بیان کیا گیا ہے۔ فطرت، قدرت.

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• ای وی ایم فنانس۔ وکندریقرت مالیات کے لیے متحد انٹرفیس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• کوانٹم میڈیا گروپ۔ آئی آر/پی آر ایمپلیفائیڈ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 ڈیٹا انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/electron-hole-symmetry-in-quantum-dots-shows-promise-for-quantum-computing/