Fizikçiler binlerce yarı iletken çekirdeği uyum içinde ‘kuantum dansı’ yapmak için bir araya getiriyor

tnhnkz1
Fizikçiler binlerce yarı iletken çekirdeği uyum içinde ‘kuantum dansı’ yapmak için bir araya getiriyor

Cambridge Üniversitesi tarafından

Cambridge Üniversitesindeki bir grup araştırmacı bir çekirdek denizini yarı iletken kuantum noktalarında kontrol etmenin bir yolunu buldu, böylelikle çekirdekler bir kuantum hafıza aygıtı gibi çalışabilecekler.

Kuantum noktaları binlerce atomdan yapılma kristallerdir ve bu atomların her biri hapsedilmiş elektronlarla manyetik şekilde etkileşime girer. Eğer kendi aygıtlarına bırakılmış olsalardı, elektronların nükleer döngüler ile olan bu etkileşimi, elektronun bir kuantum biti(kübit) olarak kullanılırlığını kısıtlardı. 

Soldan sağa: Mete Atatüre, Dorian Gangloff, Emil Denning, Claire Le Gall, Daniel Jackson, Jonny Bodey

Cambridge Üniversitesi, St John’s Koleji’nde bir akademi üyesi Profesör Mete Atatüre tarafından yönetilen Cavendish Laboratuvarı’nda bulunan araştırma grubu, hesaplamayı, algılamayı ya da iletişim uygulamalarını araştırmak için kuantum fiziğinin kanunları ve görüşlerinden yararlanıyor. 

Atatüre şöyle dedi: ”Kuantum noktaları, ışığın aracılığıyla, bireysel etkileşim içinde olan dönüş dinamiklerinin kontrol edilebildiği ve faydalanılabildiği bir sisteme ideal bir arayüz sunar. Çünkü çekirdekler geleneksel olarak bir baş belası oldukları elektronlardan rastgele bilgi ‘çalarlar’. Ama biz çare olarak onları kontrol edebileceğimizi gösterdik.”

Cambridge takımı, elektronlar ve binlerce çekirdekler arasındaki etkileşimden yararlanmanın bir yolunu çekirdekleri 1 mK’den daha aza ‘soğutmak’ için ya da mutlak sıfır derece(0oC) sıcaklığın binde birine soğutmak için lazerler kullanarak buldular. Daha sonra tıpkı ikinci bir kübit gibi binlerce çekirdeği sanki tek bedende bir uyum içinde şekil alıyormuşçasına kontrol edebildiklerini ve yönlendirebildiklerini gösterdiler. Bu durum, kuantum noktalarındaki çekirdeklerin elektron kübitleriyle bilgi alışverişi yapabildiğini ve kuantum bilgilerinin bir hafıza aygıtı olarak depolanabileceğini kanıtlar. Bulgular bugün Science Dergisi’nde yayınlandı. 

Kuantum hesaplaması, dolanıklık ve süper pozisyon ilkesi gibi kuantum fiziğinin temel kavramlarından yararlanmayı, hesaplama konusundaki mevcut yaklaşımları daha çok geliştirmeyi amaçlar ve teknolojiyi, ticareti ve araştırmayı kökten değiştirebilir. Kuantum bilgisayarları tıpkı klasik bilgisayarlar gibi bir işlemciye, bir hafızaya ve bilgileri ileriye ve geriye taşımak için bir taşıta ihtiyaç duyar. İşlemci bir elektronun bir kuantum noktasına hapsedilebileceği bir kübit, taşıt bu kuantum noktalarının meydana getirdiği ve bilgi alışverişi için ideal tek bir foton. Ama kuantum noktaları için kayıp halka kuantum hafızası.

Atatüre şöyle dedi: ”Bireysel nükleer dönüşleri konuşmak yerine toplu dönüş dalgalarına erişme üzerine lazerlerle çalıştık. Bu, bir toplu dalga olduğu sürece Meksika dalgasında kimin ellerini kaldırdığı hakkında endişe etmenize gerek olmayan bir stadyum gibi çünkü hepsi bir uyum içinde dans eder.” 

”Daha sonra bu dönüş dalgalarının kuantum tutarlılığı olduğunu göstermek için devam ettik. Yapbozun kayıp parçası buydu ve şimdi her kübit için özel bir kuantum hafıza inşa etmek için her şeyimiz var. ” 

Kuantum teknolojilerinde, foton, kübit ve hafızanın birbirleri ile kontrollü bir biçimde etkileşime girmeleri gerekir. 

Makalenin ilk yazarlarından biri ve St John Koleji’nde bir akademi üyesi olan Dr. Dorian Gangloff keşfin bu tür yarı iletken kuantum noktalarındaki ilgiliyi yenileyeceğini söyledi. Dr. Dorian Gangloff şöyle dedi: ”Bu çalışma kuantum nokta araştırması için-hem kuantum hafızası hem de temel araştırma için bir Kutsal Kâse buluşu; artık karmaşık sistemlerin dinamiklerini kuantum benzetimi ruhuyla çalışmak için araçlarımız var.” 

Bu işin uzun vadeli fırsatları kuantum hesaplama alanında görülebilir. Geçen ay IBM dünyanın ilk ticari kuantum bilgisayarını piyasaya sürdü ve Microsoft’un Baş Yöneticisi kuantum hesaplamasının dünyayı ‘köklü bir şekilde yeniden şekillendirme’ gücünün olduğunu söyledi. 

Gangloff şöyle dedi: ”Kübit etkisi yarım yüzyıl geride olabilir ama yıkıcı teknolojinin gücü şudur ki açabileceğimiz problemleri düşünmek çok zor-bunu bilinip bilinmeyen olarak düşünmeyi deneyebilirsiniz ama bir yerde yeni bir bölgeye girersiniz. Henüz ne tür problemlerin olduğunu bilmiyoruz, bu çalışma bize çözmemiz için yardım edecek ve bu çok heyecan verici.”

Daha fazla bilgi: ”Bir elektron ve bir çekirdek topluluğunun kuantum arayüzü” Science (2019). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aaw2906

Dergi Bilgisi: Science

Cambridge Üniversitesi tarafından sunuldu.

Çeviren: Tunahan İkiz

Düzenleyen: Ümit Sözbilir

Haber metni: https://phys.org/news/2019-02-physicists-thousands-semiconductor-nuclei-quantum.html 

Orijinal Makale: http://science.sciencemag.org/content/early/2019/02/20/science.aaw2906

Bu içeriğe emoji ile tepki ver
25 kullanıcı tepki verdi
Pamukkale Üniversitesi-İngiliz Dili Ve Edebiyatı
Bunlar da ilginizi çekebilir
Benzer yazıları okuyabilirsiniz.
0 Yorum
Yorumları okuyabilir ve cevaplayabilirsiniz.

Yorum Yazın
E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlendi.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.