|
آندریاس فوهرر در دانشکده فیزیکِ حالتِ جامدِ دانشگاه Sweden می‌گوید: “ما
نمی‌گوییم رایانه کوانتومی ساخته‌ایم؛ اما این اولین گام مهم به‌سمت
دستکاری اسپین از طریق برهم‌کنش اسپین، اندازه حرکت است.”
به عقیده او یکی از راه‌های پردازش اطلاعات کوانتومی ممکن است در چگونگی
دستکاری حالت‌های اسپین نهفته شده باشد. فوهرر و همکارانش مستقیماً
قدرت برهم‌کنش اسپین با اندازه حرکت زاویهای(مدار) در یک مولکول
دوالکترونی را در طول یک نانوسیم ساخته‌شده با ایندیم آرسنید، اندازه
گرفتند.
با توجه به اولین مثال در مورد قابلیت میزان‌‌شدگی حالت‌های کوانتومی نقاط
کوانتومی چند الکترونی، این محققان معتقدند که قدرت دستکاری اسپین سیستم‌های
بر پایه اسپین – اندازه حرکت، ما را یک گام به حقیقت نزدیک می‌کند.
این اولین باری است که نقاط کوانتومی در داخل یک نانوسیم ایندیم آرسنیدی،
تحقق پیدا کرده‌است. در صورتی که مواد دیگر اغلب نیاز به یک چیدمان پیچیده‌ای
دارند تا الکترونها داخل اتم‌های مصنوعی محبوس شوند، ولی در اینجا به‌علت
سطح مقطع نانومتری نانوسیم InAs، الکترونها از دو جهت محدودند.
طرحی که فوهرر و همکارانش با آن کار می‌کنند خیلی ساده است؛ نانوسیم‌های
ایندیم آرسنید به طور خودبه‌خود در حین بلور شدن داخل میله‌ها آرایش می‌یابند.
این واقعاً یک سیم نازک است که نقطه شروع ایده‌الی برای ساخت نقاط کوانتومی
به شمار می‌رود.
شما می‌توانید تعداد زیادی از اتم‌ها مصنوعی را در طول یک نانوسیم هر طور
که می‌خواهید قرار دهید یا به یکدیگر جفت کنید. علاوه بر این برهم‌کنش
اسپین- اندازه حرکت، ممکن است به حالت‌های اسپینی نقاط کوانتومی اجازه دهد
که صرفاً با اعمال پالس خارجی به گیت، دستکاری شوند. معمولاً شش گیت یا
بیشتر مورد نیاز است ولی فوهرر نشان داد که هر نقطه کوانتومی به دو گیت
نیاز دارد؛ لذا سیستمی که فوهرر استفاده کرده چهار گیت دارد.
تلاش‌های زیاد برای دستکاری اسپینی، به‌طور اضافی استفاده از سیستم‌های
مرسوم تشدید اسپین الکترون را پیشنهاد می‌کند، این روش می‌تواند نزدیک
شدن به یک نقطه کوانتومی مجزا را سخت کند.
فوهرر می‌گوید زمانی که گیت تحریک می‌شود، با تغییر دادن قسمت زاویهای
تابع موج الکترون و قسمت اسپینی آن، به‌علت جفت‌شدگی اسپین – اندازه حرکت،
شما می‌توانید الکترونها را به‌سرعت به یک سمت در طول نانوسیم حرکت دهید.
اگر بتوانیم ثابت کنیم که طول عمر حالت‌های اسپینی به اندازه‌ای است که
محاسبات امکان‌پذیر باشند، این روش نسبت به روش‌های مرسوم سریع‌تر و
آسان‌تر است.
مسأله مهمی که فوهرر ا قرار کرد، گم شدن اطلاعات کوانتومی در طی
decoherence شدن است. معمولاً امیدواریم که با محبوس کردن قوس الکترونها و
دنبال کردن انرژی حالت چرخشی، بر این مشکل غلبه کرد.
فوهرر می‌گوید که قدم بعدی، اندازه‌گیری طول عمر اسپین و دستکاری
اسپین‌هاست. او خاطرنشان کرد که تلاش‌های پنج تا ده سال آینده، سیستم‌هایی
را خواهد ساخت که از این قبیل سیستم‌ها برای پردازش اطلاعات کوانتومی
استفاده کند. ما هنوز به مطالعات بیشتری در زمینه کنترل حالت اسپینی
الکترون نیازمندیم. این پدیده می‌تواند دستکاری بیت‌های کوانتمی را به‌طور
ساده‌تری امکان‌پذیر کند.
نتایج این تحقیق در مجله Physical Review Letters منتشر شده‌است.
|
