هندسة Qubit الجزيئية

هندسة Qubit الجزيئية
هندسة الكوبيت الجزيئية - اكتشف البروفيسور ديفيد أوشالوم وفريقه أنه من خلال ترتيب الكيوبتات الجزيئية في مصفوفة بلورية غير متماثلة ، تكون بعض الحالات الكمومية أقل عرضة بشكل ملحوظ للمجالات المغناطيسية الخارجية. الاعتمادات: D. Laorenza / MIT ومجموعة أوشالوم

تعتمد الفيزياء الأساسية على فكرة "التناظر" ، وهو مكون رئيسي لكل شيء من البلورات المجهرية إلى الجسيمات دون الذرية. نتيجة لذلك ، يمكن أن يؤدي عدم التناسق أو عدم التناظر إلى تغيير خصائص النظام بشكل كبير.

بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية ، فإن الكيوبتات هي المكافئ الكمي لبتات الكمبيوتر. بسبب حساسيتها غير العادية ، يمكن فقد أي معلومات كمية قد يحتويها نظام كيوبت مع أدنى اضطراب فقط. نظرًا لهشاشتها ، فمن المنطقي أن تكون الكيوبتات أكثر استقرارًا في بيئة متماثلة. والعكس صحيح بالنسبة لنوع معين من الكيوبت ، وهو الكيوبت الجزيئي.

قام باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة جلاسكو وكلية بريتزكر للهندسة الجزيئية (PME) في جامعة شيكاغو بتوسيع إمكانيات استخدام الكيوبتات الجزيئية على وجه التحديد كمستشعرات كمومية بيولوجية.

وفقًا لديفيد أوشالوم ، أستاذ Liew Family للهندسة الجزيئية والفيزياء في جامعة شيكاغو ، وكبير العلماء في Argonne ، ومدير Chicago Quantum Exchange ، ومدير Q-NEXT في مركز علوم معلومات الكم التابع لوزارة الطاقة ، "Molecular الكيوبتات على وجه التحديد فهي متعددة الاستخدامات للغاية حيث يمكن تصميمها ووضعها في مجموعة متنوعة من البيئات المختلفة ". يفتح تطوير تقنية التثبيت هذه آفاقًا جديدة للاستخدامات المحتملة لهذه التقنية الجديدة.

لكي يتم استخدام النظام باعتباره كيوبت ، يجب أن يكون له حالتان كميتان يمكن مقارنتهما بـ "0" و "1" في الكمبيوتر الكلاسيكي. ومع ذلك ، فإن حالاتها الكمومية هشة وستتحطم إذا تعرضت للاضطراب بأي شكل من الأشكال. يدفع علماء الكم الحدود عندما يتعلق الأمر بـ "وقت الاتساق" ، أو الوقت الذي يمكن فيه للكيوبت الحفاظ على الحالة الكمومية قبل الانهيار.

تتمثل إحدى طرق محاولة زيادة وقت التماسك للكيوبت في حمايته من أكبر قدر ممكن من التأثير الخارجي. من خلال ترتيب كيوبتات جزيئية في مصفوفة بلورية غير متماثلة ، اكتشف أوشالوم وفريقه أن بعض الحالات الكمومية أقل حساسية بشكل ملحوظ للمجالات المغناطيسية الخارجية ولديها أوقات تماسك أطول: 2 ميكرو ثانية مقابل 10 ميكرو بايت للكيوبتات المتطابقة في مصفوفة بلورية متماثلة.

وفقًا لدان لورنزا ، طالب دكتوراه في الكيمياء بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومتعاون في التجربة ، فإن الوسيط غير المتماثل يوفر "حماية الاتساق" ، مما يسمح للكيوبتات بالاحتفاظ بالمعلومات الكمومية حتى عند وضعها في مواقع أكثر فوضوية.

"نحن الآن نفهم طريقة مباشرة وموثوقة لزيادة تماسك الكيوبت الجزيئي في المواقف الصاخبة مغناطيسيًا. خاصة بالنسبة للجزيئات الموضوعة في بيئات غير متبلورة مثل تلك الموجودة في علم الأحياء ، يمكن بسهولة ترجمة هذه البيئة غير المتكافئة إلى العديد من الأنظمة الجزيئية الأخرى ، وهو الأمر الأكثر أهمية.

هناك العديد من الاستخدامات المحتملة لأجهزة الاستشعار الكمومية للكيوبت في الأنظمة البيولوجية ، وخاصة في الطب. ومع ذلك ، نظرًا لأن الأنظمة البيولوجية معروفة بأنها فوضوية وصاخبة ، فإن الحفاظ على اتساق أجهزة استشعار الكيوبت هذه يمثل تحديًا. يمكن أن تأتي المستشعرات الأفضل في مجالات الدراسة هذه من فهم سبب استقرار البيئة غير المتكافئة للكيوبتات الجزيئية مقابل الحقول المغناطيسية.

المصدر: phys.org

 

Günceleme: 29/09/2022 22:28

إعلانات مماثلة

كن أول من يعلق

Yorumunuz