محققان مؤسسهی علومنانو کاولی دانشگاه صنعتی دلفت در هلند، موفق شدند محیط پیرامون یک ذرهی کوانتومی را ثابت نگه دارند. این پروژه باعث میشود دانشمندان گام دیگری بهسوی کنترل تکالکترونها و کامپیوترهای کوانتومی بسیار سریع، بردارند.
تثبیت ذرات کوانتومی
محققان مؤسسهی Kavli Institute for Nanosciences دانشگاه صنعتی دلفت در هلند، موفق شدند محیط پیرامون یک ذرهی کوانتومی را ثابت نگه دارند. این پروژه باعث میشود دانشمندان گام دیگری بهسوی کنترل تکالکترونها و کامپیوترهای کوانتومی بسیار سریع، بردارند.
یکی از خواص منحصربهفرد ذرات کوانتومی این است که آنها میتوانند در یک زمان در حالتهای متفاوت وجود داشته باشند؛ بنابراین یک اتم یا الکترون میتواند حالتی به نام «یک موقعیت فوقالعاده در دو شرایط متفاوت» به خود بگیرد؛ مثلاً یک الکترون میتواند در یک لحظه در دو جهت مختلف یک اسپین داشته باشد، از ین رو ذرهای نظیر این الکترون میتواند در یک لحظه هم صفر باشد و هم یک، این در حالی است که در کامپیوترهای معمولی در یک لحظه فقط صفر یا یک وجود دارد و این امر میتواند امکان محاسبهی سریع را فراهم کند. تاکنون ثابت نگه داشتن یک ذره در یک حالت خاص برای یک دورهی زمانی محقق نشدهاست؛ زیرا شرایط محیطی که ذرات کوانتومی در آن قرار دارد موجب تغییر حالت آن میگردد و تا امروز محققان موفق به حل این مشکل نشدهاند.
دانشمندان دانشگاه دلفت با پایدار نگه داشتن شرایط محیط این مشکل را حل کردند. آنها نشان دادند که هدایت اسپین الکترون با استفاده از یک نقطهی کوانتومی، جعبهای با مقیاس کوانتومی، امکانپذیر است. مشکل این روش این است که هستهی مادهی مورد استفاده در جعبه نیز دارای اسپین است؛ زیرا این اسپین همانند یک مغناطیس بسیار کوچک عمل میکند و اسپین الکترون را تحت تأثیر قرار میدهد و الکترون نیز متقابلاً اسپین الکترون جعبه را تحت تأثیر قرار میدهد.
برهمکنش موجود میان اسپین الکترون و اسپین هستهی مواد موجود در اطراف الکترون بهعنوان وسیلهای برای تثبیت اسپینهای هستهای به کار گرفته شد. محققان جریانی را از داخل نانوجعبه عبور دادند و با آن جهت اسپین هستههای موجود در جعبه را تحت کنترل خود درآوردند. در واقع با استفاده از الکترونهای موجود در جریان اعمالشده، اسپین هستههای موجود در محیط از حالت رندوم خارج شده و به یک سمت دلخواه درمیآید. این اسپینهای جهت دادهشده نسبتاً پایدارند، البته این پایداری شکننده است؛ اما میتواند برای یک دورهی طولانی ثبات داشته باشند.
جزئیات این پروژه، ساز و کار و مشاهدات انجامشده در طول آزمایشها را Jeroen Danon و همکارانش چند هفته قبل در نشریهی journal Physical Review Letters به چاپ رساند.
گفتنی است که گزارش کامل این تحقیق در شمارهی ۱۶ آگوست نشریهی Nature Physic به چاپ رسیدهاست.
