Ana Sayfa Elektrik Kuantum Sorunu: Elektronlar nasıl ışıkla hareket ettirilicek ?
Kuantum Sorunu: Elektronlar nasıl ışıkla hareket ettirilicek ?
Okuma Süresi: Bu yazıyı " 5 " dakikada okuyabiliriniz.
Elektronikler negatif yüklü elektronların hareketine güveniyor. Fizikçiler bu parçacıkları harekete geçiren güçleri, yeni teknolojilerdeki güçlerini kullanmak amacıyla anlamaya gayret ediyorlar. Örneğin, Quantum bilgisayarları, goliath hesaplama görevlerini yerine getirmek için tam olarak kontrol edilen bir elektron filosunu kullanıyor. Son zamanlarda, Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü Yüksek Lisans Üniversitesindeki (OIST) araştırmacılar, mikrodalgaların elektronların hareketlerini nasıl azalttığını gösterdi. Bulgular gelecekteki kuantum hesaplama teknolojisine katkıda bulunabilir.
Normal bilgisayarların mantıksal işlemleri sıfırlara ve bunlara dayanır ve bu ikili kod, makinelerin işleyebileceği bilgi miktarını ve türünü sınırlar. Atom altı parçacıklar ikiden fazla ayrı durumda bulunabilir, bu yüzden kuantum bilgisayarları karmaşık verileri ezmek ve kırbaç hızında hız yapmak için elektronları kullanır. Elektronları deneyler için limboda tutmak için, bilim adamları parçacıkları yakalar ve davranışlarını değiştiren kuvvetlere maruz bırakırlar.
18 Aralık 2018 tarihinde Fizik İnceleme B’de yayınlanan yeni çalışmada, OIST araştırmacıları elektronları soğuk su ile mühürlenmiş bir odaya hapsederek mikrodalgalara maruz bıraktılar. Parçacıklar ve ışık, birbirlerinin hareketlerini değiştirdiler ve mühürlü sistemin potansiyel olarak kuantum bilgisini – geleceğin mikroçipini saklamak için kullanılabileceğini öne süren enerji alışverişinde bulundular.
Kağıdın ilk yazarı ve OIST Quantum’un yüksek lisans öğrencisi olan Jiabao Chen, “Bu, daha fazla araştırma gerektiren bir projeye doğru atılan küçük bir adım – kuantum hesaplama ve kuantum bilgisini saklamak amacıyla yeni elektron durumları yaratmak” dedi. Denis Konstantinov liderliğindeki Dinamik Birimi.
Dönen Elektronların Gönderilmesi
Hızlı, salınımlı elektrik ve manyetik alanlardan oluşan ışık, ortamda karşılaştıkları yüklü maddeyi dolaştırabilir. Işık, karşılaştığı elektronlarla aynı frekansta titrerse, ışık ve parçacıklar enerji ve bilgi alışverişinde bulunabilir. Bu olduğunda, ışığın ve elektronların hareketi “eşleşir”. Enerji değişimi, ortamdaki diğer hafif madde etkileşimlerinden daha hızlı gerçekleşirse, hareket “güçlü bir şekilde birleştirilir”. Burada, bilim adamları mikrodalgalar kullanarak güçlü bir şekilde birleşmiş bir duruma ulaşmak için yola çıkmışlar.
Chen, “Güçlü birleşme elde etmek, ışık kullanan parçacıklar üzerinde kuantum mekanik kontrolüne doğru önemli bir adımdır” dedi. “Klasik olmayan bir madde durumu oluşturmak istiyorsak bu önemli olabilir.”
Güçlü bağlantıyı net bir şekilde gözlemlemek için, elektronların çevrelerindeki yanıltıcı gürültülerden izole edilmesine yardımcı olur; bu, elektronlar yakındaki maddelerle çarpıştığında veya ısı ile etkileşime geçtiğinde ortaya çıkar. Bilim adamları, mikrodalgaların elektronlar üzerindeki etkilerini, bir yarı iletkenin bir yalıtkanla karşıladığı yarı iletken arayüzlerde çalışarak elektronların hareketini bir düzlemle sınırlandırdığını araştırdılar. Ancak yarı iletkenler, elektronların doğal hareketini engelleyen safsızlıklar içerir.
Hiçbir malzeme tamamen kusurdan yoksun olduğundan, Kuantum Dinamikleri Birimi alternatif bir çözümü tercih ediyor – elektronlarını mikrodalgaları yansıtan iki metal ayna ile donatılmış frigid vakum yalıtımlı bölmelerde izole ediyor.
Hücreler adı verilen küçük silindirik kaplar odaları, her biri mutlak sıfıra yakın bir sıcaklıkta tutulan bir sıvı helyum havuzu içerir. Helyum bu aşırı sıcaklıkta sıvı kalır, ancak maddenin içinde yüzen yabancı maddeler donar ve hücrenin yanlarına yapışır. Elektronlar, helyumun yüzeyine bağlanır ve etkili bir şekilde iki boyutlu bir tabaka oluşturur. Araştırmacılar daha sonra bekleyen elektronları, hücre içerisindeki iki ayna arasındaki ışığı yakalayarak mikrodalgalar gibi elektromanyetik radyasyona maruz bırakabilirler.
Bu nispeten basit sistem, mikrodalgaların elektronların dönmesi üzerindeki etkisini, yani yarı iletkenlerde görünmeyen bir etkisi ortaya çıkardı.
Kuantum Dinamikleri Birimi’nde makale ve doktora sonrası araştırmacı olan Dr. Oleksiy Zadorozhko, “Yapımızdaki fiziksel olayların seyrini daha net bir şekilde belirleyebiliriz” dedi. “Mikrodalgaların elektronlar üzerindeki hareketi önemli ölçüde etkilediğini bulduk.”
Kuantum Hesaplamayı Güçlendirme
Fizikçiler bulgularını matematiksel olarak tanımlamış ve bireysel elektronların hızı, konumu veya toplam şarjındaki dalgalanmaların güçlü eşleşme etkileri üzerinde çok az etkisinin olduğunu bulmuşlardır. Bunun yerine, partiküllerin ve mikrodalgaların ortalama hareketi, toplu halde, aralarında enerji ve bilgi değişimini tetikliyor gibi göründü.
Araştırmacılar, gelecekte, sıvı helyum sisteminin, elektronlar üzerinde hassas bir kontrol sağlamaları ve böylece standart verileri bir sabit sürücüde kaydetme şeklimize benzer kuantum bilgilerini okumalarını, yazmalarını ve işlemelerini sağlamayı umuyor. Bu sistemin daha iyi anlaşılmasıyla birlikte, Kuantum Dinamikleri Birimi, kuantumlar için kuantum bilgi bitleri için endüstri standardını iyileştirmeyi hedeflemektedir. Çabaları daha hızlı, daha güçlü kuantum teknolojilerinin gelişmesine yol açabilir.
Önceki İçerikKuantum dünyasında sınırında yaşam
Sonraki İçerikHiperbolik metamalzemler nano ölçekli Parmak izi bırakıyor
Mühendisler oda sıcaklığında kuantum teknolojisi için iki boyutlu bir platform geliştiriyor
Physicist - 11 Şubat 2019
Kuantum dünyasında sınırında yaşam
Kuantum taşınım simülasyonları: Evrensel yayılma yasaları onaylandı