فيزيك‌دانان بخش تجاري سازمان فن‌آوري و استانداردهاي ملي(NIST) با تحريک هزاران اتم كه به‌وسيله پرتو ليزر به دام افتاده بودند، آنها را وادار به مبادله اسپين با اتم مجاور خود کردند.
به گزارش سرويس فن‌آوري خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، اين مبادلات تكرارشونده که فقط 10 ميلي‌ثانيه دوام دارند ممكن است روزي انجام عمليات منطقي در رايانه‌هاي كوانتومي را امکان‌پذير كنند که در آن صورت مي‌توان از نظر تئوري مسائلي را كه امروزه بهترين ابررايانه‌ها از حل آن عاجزند حل کرد.

اين فعل و انفعالات اتمي كه در شماره ماه جولاي مجله Nature توصيف شده‌است، دورنمايي براي استفاده از اتم‌هاي خنثي را به‌عنوان كيوبيت‌هايي براي ذخيره‎سازي و پردازش داده‌ها در رايانه‌هاي كوانتومي ترسيم مي‌کند.
به‌دليل كنجكاوي‌هاي مكانيك كوانتومي، رايانه‌هاي كوانتومي مي‎توانند توان فوق‌العاده‌اي را براي كاربردهايي نظير شكستن كدهاي رمزي ـ كه امروزه كاربرد گسترده‌اي دارد ـ فراهم كنند.

اتم‌هاي خنثي حدود يك سيستم دوازده‎تايي هستند كه امروزه در گوشه و كنار جهان به‌عنوان كيوبيت‌ها مورد ارزيابي قرار گرفته‌اند و ‌برهمكنش ضعيف آنها با محيط ممكن است به كاهش خطاهاي محاسباتي كمك كند.

گروه NIST به سرپرستي William Phillips بخش اساسي يك عمل به‌اصطلاح تبادلي را تشريح كردند كه در آن اتم مجاور حالت اسپيني دروني‎اش را عوض مي‎كند. در رايانه‌هاي دوزبانه ، اتم‎ها مقاديرشان را از يك(اسپين بالا) به صفر(اسپين پايين) و بالعكس عوض مي‌كنند.

به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، بر خلاف بايت‎هاي كلاسيك كه يا در حال تبادل هستند يا خلاف آن، بايت‌هاي كوانتومي مي‎توانند هر دو حالت تبادل و تبادل نداشتن را در يك زمان واحد داشته باشند.

تحت اين شرايط، اسپين مبادله‌شده جفتش را تحت يك پديده كوانتومي كه خواص اتم‎ها را به هم مرتبط مي‎سازد ـ حتي هنگامي كه از لحاظ خواص فيزيكي متفاوت باشند ـ به دام

مي‎‌اندازد. اين فرايند يكي از ويژگي‎هايي است كه رايانه‌هاي كوانتومي را بسيار مفيد و قدرتمند مي‎سازد.

Trey Porto، يكي از نويسندگان مقاله، مي‎گويد:" اين فرايند تبادل، روشي است بسيار مهم براي ايجاد ارتباط منطقي بين داده‎ها در هر كامپيوتر است. يك عمليات منطقي، مشابه حالتي نظير اگر .... آنگاه ... است. مثلاً اگر دو كيوبيت حالت‎هايي مخالف هم داشته باشند، آنگاه بايد مقاديرشان را تغيير دهند.

آزمايش NIST بر روي حدود 60 هزار اتم روبيديم در حالت چگالش انيشتين- بوز(BEC) (يك حالت خاص از ماده كه در آن همه اتم‎ها در حالت كوانتومي يكساني هستند) انجام شد.

آنها درون يك شبكه نوري سه‌بعدي كه با سه جفت پرتو ليزري مادون قرمز تشكيل شده بود، به دام افتادند. ليزرها طوري تنظيم شدند تا دو شبكه افقي روي هم افتاده، شبيه دو صفحه مشبك ايجاد كنند. اين حالت، جفت‌هاي بسيار زيادي از حفره‎هاي انرژي را براي به دام انداختن اتم‌ها ايجاد كرد.

دانشمندان سعي كردند تا يك اتم منفرد را با اسپين بالا در يك حفره و اتمي با اسپين مخالف را در حفره ديگر قرار دهند، سپس هر دو جفت را ادغام كرده و اتم‌ها را براي داشتن برهمكنش مجبور كردند تا در يك حفره با هم جفت شوند.

وقتي كه دوتا از اين اتم‌هاي هم‎ارز به موقعيت فيزيكي يكساني بروند، مكانيك كوانتومي نوع خاصي از تقارن را به آنها تحميل مي‎كند. به‌دليل اين محدوديت، اتم‌هاي ادغام‌شده بين دو حالت ـ كه در آنها يكي از اتم‌ها داراي اسپين1 و ديگري داراي اسپين 0 و حالت مخالف آن است ـ نوسان مي‎كنند.

به گزارش ايسنا، اتم‌ها همچنان كه در حال مبادله اسپين هستند، به داخل ناحيه به‌دام‎اندازي وارد و از آن خارج مي‎شوند. در نقطه مياني تبادل، اسپين هر اتم نامعلوم است و اگر اندازه‎گيري شود، ممكن است به حالت بالا يا پايين تغيير حالت دهد؛ ولي نتيجه هر چه باشد مطمئن خواهيم بود كه نتيجه اندازه‎گيري اتم ديگر مخالف اولي است. اين گيراندازي، ويژگي كليدي توانمندسازي محاسبات كوانتومي است. مطابق گزارش Porto ، اين اولين باري است كه از مكانيك كوانتومي متقارن(جابه‌جايي متقارن) براي انجام چنين عمل به‌دام‎اندازي استفاده شده‌است.

پژوهشگران هم‎اكنون بر روي توسعه روش‌هايي براي تنظيم و دست‎كاري هر جفت از اتم‌ها در شبكه كار مي‎كنند و در حال توسعه قابليت اطمينان هر مرحله و تكامل عمليات منطقي به‌وسيله جداسازي اتم‌ها پس از برهمكنش آنها با هم هستند.

انتهاي پيام