Ana Sayfa Teknoloji Mühendisler oda sıcaklığında kuantum teknolojisi için iki boyutlu bir platform geliştiriyor

Mühendisler oda sıcaklığında kuantum teknolojisi için iki boyutlu bir platform geliştiriyor

283
0
  Okuma Süresi:   Bu yazıyı  " 5 "  dakikada okuyabiliriniz.
Sitemin tek geliri olan reklamları görüntülemek için AdBlock eklentinizi kapatırsanız sevinirim 🙂

Kuantum bilgisayarlar devrim niteliğindeki bir teknoloji olmaya söz veriyorlar çünkü temel yapı taşları, kıdemleri, klasik bilgisayarların ikili, 0 veya 1 bitlerinden daha fazla bilgi tutabiliyorlar. Ancak bu yeteneği kullanmak için, bireysel kuantum durumlarına erişebilen, ölçen ve manipüle edebilen bir donanım geliştirilmelidir.

Pennsylvania’nın Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’ndaki araştırmacılar, iki boyutlu bir malzemede izole elektron dönüşlerine dayanan yeni bir donanım platformu ortaya çıkardılar. Elektronlar, bir atom kalınlığında yarı iletken malzeme olan altıgen bor nitrür yapraklarındaki kusurlarla yakalanır ve araştırmacılar sistemin kuantum durumlarını optik olarak tespit edebildi.

Çalışma Elektrik ve Sistem Mühendisliği Bölümünde yardımcı doçent olan Lee Bassett ve laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Annemarie Exarhos tarafından yönetildi.

Bassett Lab üyesi David Hopper ve Raj Patel, Avustralya Ulusal Üniversitesi’nden Marcus Doherty ile birlikte çalışmaya da katkıda bulundu.

Nature Communications dergisinde yayımlandı ve editör vurgusu olarak seçildi.

Kuantum teknolojisi oluşturmak için potansiyel mimariler vardır. Gelecek vaat eden bir sistem elmaslardaki elektron dönüşlerini içerir: bu dönüşler ayrıca karbon atomlarının eksik veya başka elementlerle değiştirildiği, elmasın normal kristal yapısındaki kusurlara da kapılır. Kusurlar, izole edilmiş atomlar veya moleküller gibi hareket ederler ve spinlerinin ölçülmesini ve bir qubit olarak kullanılmasını sağlayacak şekilde ışıkla etkileşime girerler.

Bu sistemler kuantum teknolojisi için çekicidir, çünkü ultra-soğuk süper iletkenlere veya vakumla hapsolmuş iyonlara dayanan diğer prototiplerin aksine oda sıcaklığında çalışabilirler, ancak dökme elmasla çalışmak kendi zorluklarını ortaya çıkarır.

Bassett, “3-D malzemelerde spin kullanmanın bir dezavantajı, yüzeyle tam olarak nerede olduklarını kontrol edemememizdir” diyor. “Bu seviyede bir atom ölçeği kontrolünün olması 2-D’de çalışmak için bir nedendir. Belki bir burda, bir burda bir tur daha yerleştirmek ve onların birbirleriyle konuşmasını istemek istersiniz. Ya da bir katmanda bir dönüş yapmak istiyorsanız bir materyalden ve 2 boyutlu bir mıknatıs katmanını üst üste yerleştirin ve etkileşime girmelerini sağlayın.

Seçim için genişleyen bir 2 boyutlu malzeme kütüphanesi üreten nanoteknolojik gelişmeler ile Bassett ve meslektaşları, en çok düz elmas toplu analoguna benzeyecek olanı aradı.

Şu anda bir asistan olan Exarhos, “Analoğun karbon atomlarının petek kafesi olan grafen olacağını düşünebilirsiniz, ancak burada kristalin elektronik özellikleriyle ne tür atomlardan oluştuğunu daha fazla önemsiyoruz” diyor. Lafayette Üniversitesi’nde Fizik Profesörü. “Grafen, metal gibi davranır, elmas ise geniş bant aralıklı bir yarı iletkendir ve bu nedenle bir yalıtkan gibi davranır. Öte yandan, altıgen bor nitrür, grafen ile aynı petek yapısına sahiptir, fakat elmas gibi, aynı zamanda geniş bant aralığı yarı iletken ve zaten 2 boyutlu elektroniklerde bir dielektrik katman olarak kullanılmaktadır. ”

Yaygın olarak temin edilebilir ve iyi karakterize edilmiş altıgen bor nitrür veya h-BN ile Bassett ve meslektaşları daha az anlaşılmış yönlerinden birine odaklandı: petek kafesinde ışık yayan kusurlar.

Ortalama h-BN parçasının, yayılan ışığın daha önce bilindiği kusurları içermesidir. Bassett’in grubu, bu kusurların bazıları için yayılan ışığın yoğunluğunun manyetik bir alana yanıt olarak değiştiğini gösteren ilk kişidir.

Bassett, “Malzemeye bir rengin ışığını parlıyoruz ve başka bir rengin fotonlarını alıyoruz” diyor. “Mıknatıs, dönüşü kontrol eder ve dönüş, h-BN’deki kusurların yaydığı fotonların sayısını kontrol eder. Bu, potansiyel olarak bir qubit olarak kullanabileceğiniz bir sinyaldir.”

Hesaplamanın ötesinde, kuantum makinesinin bölmelerinin 2B yüzeyindeki yapı bloğuna sahip olmak, yakınlığa bağlı diğer potansiyel uygulamalara olanak sağlar.

Bassett, “Kuantum sistemleri ortamlarına karşı süper duyarlı, bu yüzden yalıtmak ve kontrol etmek bu kadar zor.” Diyor. “Ancak kapak tarafı, yeni tipte sensörler yapmak için bu hassasiyeti kullanabilmenizdir. Prensipte, bu küçük dönüşler, MRG’lerde kullanılan tür gibi minyatür nükleer manyetik rezonans dedektörleri olabilir, ancak tek bir molekül üzerinde çalışabilir .

Nükleer manyetik rezonans, şu anda moleküler yapı hakkında bilgi edinmek için kullanılmaktadır, ancak milyonlarca veya milyarlarca hedef molekülün bir kristal halinde birleştirilmesini gerektirir. Buna karşılık, 2-D kuantum sensörleri, örneğin kimyasal reaksiyonları ve protein katlanmasını incelemek için, ayrı ayrı moleküllerin yapı ve iç dinamiklerini ölçebilir.

Araştırmacılar özel spin bağımlı optik özelliklere sahip olanları keşfetmek için kapsamlı bir h-BN defektleri araştırması yapmış olsa da, bu defektlerin kesin yapısı hala bilinmemektedir.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz