اختصاصی دیدبان شمال:
به گزارش دیدبان شمال از اینترستینگ انجینیرینگ، دانشمندان دانشکده فیزیک دانشگاه ورشو در لهستان، گسیل تک فوتون را از یک ماده دوبعدی لایهای، ZnPS3، مشاهده کردهاند. این کار که گامی مهم در جهت استفاده از مواد کمبعد در علوم اطلاعات کوانتومی است، با مشارکت محققانی از دانشگاه ملی سنگاپور و دانشگاه رادبود در هلند نیز انجام شده است.
محاسبات کوانتومی به عنوان مرز بعدی محاسبات در نظر گرفته میشود. کامپیوترهای کوانتومی که در حال حاضر در حال توسعه هستند، وقتی به صورت تجاری در مقیاس بزرگ در دسترس قرار گیرند، حتی سریعترین ابررایانههای امروزی را نیز مانند ماشینحسابهای قدیمی خواهند کرد. آزمایشهای متعدد نشان دادهاند که کامپیوترهای کوانتومی میتوانند محاسباتی را که ابررایانهها برای انجام آن به دههها زمان نیاز دارند، در عرض چند ثانیه انجام دهند.
این امر به دلیل فناوری زیربنایی امکانپذیر است. کامپیوترهای کوانتومی به جای استفاده از بیتهای دودویی، از بیتهای کوانتومی یا کیوبیتها استفاده میکنند که میتوانند چندین مقدار بین ۰ و ۱ را در خود ذخیره کنند. هنگام محاسبه، آنها میتوانند از این مقادیر استفاده کرده و محاسبات را به صورت موازی انجام دهند و این باعث میشود که آنها به صورت تصاعدی سریعتر از کامپیوترهای کلاسیکی باشند که از بیتهای دودویی استفاده میکنند.
در جستجوی مواد کوانتومی
پتانسیل محاسبات کوانتومی، استارتآپها و دانشگاهها را به جستجوی موادی سوق داده است که میتوانند به عنوان کیوبیت استفاده شوند. اکثر رویکردهای تاکنون نیازمند سرد شدن مواد تا دمای نزدیک به صفر مطلق هستند تا بتوان حالتهای کوانتومی را تشخیص داد و دستکاری کرد.
اگرچه این برای محیطهای تحقیقاتی جواب میدهد، اما اگر قرار باشد محاسبات کوانتومی واقعاً مقیاسپذیر باشند، باید در دمای اتاق قابل دسترسی باشند. مراکز رنگی در الماسها به طور گسترده برای سیستمهای کوانتومی مورد بررسی قرار گرفتهاند و نتایج امیدوارکنندهای نشان دادهاند. با این حال، ظهور دسته جدیدی از مواد، کریستالهای لایهای وان در والس دوبعدی، کاستیهای الماسها را آشکار کرده است.
کریستالهای دوبعدی را میتوان به راحتی منتقل و روی هر بستری قرار داد و امکان ادغام یکپارچه در مدارهای مینیاتوری، تراشههای سیلیکونی و حتی فیبرهای نوری را فراهم کرد. مزیت اصلی این تطبیقپذیری این است که امکان طراحی مدارهای چندجزئی روی یک تراشه واحد را فراهم میکند و راه را برای پردازندههای کوانتومی یکپارچه هموار میسازد.
آنچه محققان لهستانی یافتند
محققان دانشگاه ورشو، پوستههای نازک تریسولفید روی فسفر (ZnPS3) را بررسی کردند که ضخامت ماده در آن نانومتر بود. این ماده دارای شکاف باند وسیعی به اندازه 3.63 الکترونولت است. مادهای با چنین شکاف باند وسیعی برای آزاد کردن الکترونهای خود به مقدار زیادی انرژی نیاز دارد.
این امر به آنها اجازه میدهد تا در ولتاژها و دماهای بالاتر کار کنند و در عین حال پردازندهها را قادر میسازد تا بدون اتلاف انرژی قابل توجه، در فرکانسهای بالاتر کار کنند. موادی با شکاف باند بالاتر به سیستمهای خنککننده کوچکتری نیاز دارند و میتوانند بیشتر از سختافزار مبتنی بر سیلیکون کوچک شوند.
وقتی محققان این ماده را با لیزر تحریک کردند، نقص نقطهای در ساختار شبکه کریستالی آن، جریانی از فوتونها را تولید کرد. فوتونها بسیار قطبیده بودند که این ویژگی هنگام کار بر روی رویکردهایی مانند رمزنگاری کوانتومی، یک ویژگی مفید است.
با این حال، بخش عمدهای از کار آنها شامل تعیین مکانیسم میکروسکوپی بود که امکان انتشار فوتونهای منفرد را فراهم میکرد. فرضیه محققان این است که جای خالی اتمهای فسفر منفرد منبع انتشار هستند.
