گروهی از پژوهشگران دانشگاه شیراز، با تحقیقات گسترده‌ای روی خواص فیزیکی نانوساختارها نشان دادند که می‌توان با بهره‌برداری از نقاط کوانتومی، به کامپیوترهای کوانتومی حالت جامد جدیدی، دست یافت.
امکان ساخت کامپیوترهای کوانتومی
گروهی از پژوهشگران دانشگاه شیراز، با تحقیقات گسترده‌ای روی خواص فیزیکی نانوساختارها نشان دادند که می‌توان با بهره‌برداری از نقاط کوانتومی، به کامپیوترهای کوانتومی حالت جامد جدیدی، دست یافت.
رزا صفایی، فیزیکدان جوان ایرانی در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، با بیان این مطلب که «یک راه حل، برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی حالت جامد، بهره‌برداری از حالت‌های کوانتومی اتم‌های مصنوعی(نقاط کوانتومی) یا دیگر نانوساختارها است»، افزود: «علاوه بر این، دستکاری و کنترل حالت‌های اسپینی الکترون، نقش مهمی در ساختار الکترونیک اسپینی بازی می‌کند. بدین منظور، با به کار بردن یک میدان مغناطیسی برای حذف تبهگنی کرامرز، حالت‌های اسپینی از طریق جفت‌شدگی اسپین- مدار راشبا که قدرت آن به ولتاژهای صفحات موجود بستگی دارد، دستکاری و کنترل می‌شود. در فصل مشترک چنین نانوساختارهایی، الکترون‌های رسانش، یک گاز الکترونی دو بعدی تشکیل می‌دهند. به علاوه، تفاوت مواد سازنده ساختار ناهمگن، همراه با میدان الکتریکی خارجی، منجر به محدود شدن آزادی حرکت الکترون به یک نانوسیم یک بعدی، نقطه کوانتومی دو بعدی، حلقه یک‌سویه کوانتومی و … می‌شود».
دستکاری اسپین‌ها در جامدها می‌تواند راه را برای پیشرفت تولید ابزارهای الکترونیکی، همانند ترانزیستورهای اسپینی، فیلترهای اسپینی و ابزارهای حافظه اسپینی باز کند.
دانشجوی دکتری فیزیک دانشگاه شیراز، برای بررسی دینامیک درهم تنیدگی حالت‌های زیرلایه‌ای و اسپینی الکترون در یک نقطه کوانتومی دو بعدی، ابتدا هامیلتونی سیستم همراه با اثر راشبا را معرفی کرده، سپس به وسیله آن، ماتریس عملگر تحول زمانی را به‌دست آورده است. در ادامه درهم تنیدگی اسپین و جمعیت‌های زیرلایه‌ای را به ازای شرایط اولیه خاصی به صورت تابعی از زمان محاسبه کرده است.
نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که برای درهم تنیدگی اسپین الکترون با اجتماع زیرلایه‌های ساختاری، پدیده فروهش و نمو به‌طور دوره‌ای رخ داده است. همچنین مشخص شده که خصوصیات این رفتارها، به وسیله میدان مغناطیسی خارجی و پارامتر راشبا قابل کنترل است.
پژوهش‌هایی از این دست می‌تواند به ساخت ابزار تحلیل اطلاعات کوانتومی از قبیل کامپیوترهای کوانتومی و غیره بسیار کمک کند.
این پژوهش با راهنمایی دکتر محمدمهدی گلشن و همکاری ندا فروزانی انجام شده و جزئیات آن در مجله. Journal of Statistical Mechanics Theory and Experiment (مقاله با کد p11014) منتشر شده است.
