عنصر بیسموت به عنوان قطعه رویایی رایانه کوانتومی

          پسراریایی 
            بازدید : 454
          جمعه 20 تير 1393
           نظرات (0)
        

گروهی از دانشمندان مستقر در مرکز فناوری نانوی لندن و آزمایشگاه ملی میدان مغناطیسی بزرگ در فلوریدا، روش جدید و کارآتری برای کدگذاری اطلاعات کوانتومی در داخل سیلیکون کشف کردند.عنصر شیمیایی بیسموت، علیرغم سازگاری همه جانبهاش با تمام تراشههای سیلیکونی، در مسابقه فناوریهای کوانتومی در مقایسه با اتمهای فسفر کمتر مورد توجه قرار گرفته است. این به خاطر آن است که میکروالکترونیک امروزی از فسفر حل شده در سیلکون استفاده میکند.

بااین حال، اکنون این پژوهشگران دریافته اند که اتمهای بیسموت بهتر از اتمهای فسفر هستند. بیسموت سنگینترین اتم پایدار است و به همان نسبت دارای "اسپین" هستهای بزرگی است. اسپین کوانتومی آن شبیه به آهنربای یک قطب نما است که میتواند در ده جهت مختلف جهت گیری داشته باشد در حالی که برای هسته فسفر این کار فقط در دو جهت امکانپذیر است. این خاصیت به هسته های بیسموت اجازه میدهد تا اطلاعات کوانتومی بیشتری نسبت به هسته های فسفر در خود ذخیره کنند.
یک اتم بیسموت در برشی از بلور سیلکون. ابر نوری سبز بزرگ مکان های احتمالی تابع موج الکترون مقید را نشان میدهد و پیکان ارغوانی نشان دهنده اسپین آن است. اسپین هسته بیسموت (پیکان آبی) میتواند در ده جهت مختلف سمت گیری داشته باشد که با رنگ قرمز و زرد نشان داده شده است.
این مشاهدات منجر به پیشنهاد ایجاد یک "مجموعه ی رؤیایی" با استفاده از بیسموت و فسفر در سیلکون می شود. از آنجایی که آنها متفاوت هستند، میتوانند به طور مستقل دستکاری شوند. بیسموت اطلاعات کوانتومی را ذخیره میکند در حالیکه فسفر جریان اطلاعات را کنترل مینماید.
دکتر گاوین مورلی، یکی از این محققان، گفت: "مشکلات تجربی که ما بر آنها فائق آمدهایم شامل استفاده از بیسموت در سیلکون برای تهیه، کنترل، و ذخیره اطلاعات کوانتومی است. در این حالت، بزرگتر بودن بهتر است زیرا هسته های بزرگتر بیسموت میتوانند فضای بیشتری برای ذخیره اطلاعات کوانتومی مهیا کنند."
مارشال استونهام، یکی دیگر از این محققان، گفت: "داشتن یک نوع اتم برای ذخیره اطلاعات کوانتومی در سیلکون و نوع دیگر برای کنترل آن به مانند آوردن یک شخص دیگر به یک گفتگوی تک نفره است: بسیار جالب میشود."
این تحقیق در واقع توان باالقوهی بیسموت را برای ساخت یک رایانه کوانتومی نشان میدهد.
نتایج این تحقیق در مجله های Nature Materials و Physical Review Letters منتشر شده است.