گیرافتادن الکترونی فرآیندی است که برای پردازش اطلاعات کوانتومی ضروری است. محققان روشی ساده برای گیراندازی الکترونی ارائه کردند.
گیراندازی الکترونی برای پردازش اطلاعات کوانتومی
یکی از چالش‌های محققان در حوزه اطلاعات کوانتومی آن است که بتوان از زوال اطلاعات جلوگیری کرد. اخیرا پژوهشگران موسسه نیلز بور با استفاده از فرآیند زوال موفق به ایجاد فرآیند گیرافتادن الکترونی شدند؛ فرآیندی که برای پردازش اطلاعات کوانتومی ضروری است. نتایج این پژوهش در نشریه Nature به چاپ رسیده است.
آندرس سوندبرگ سورنسن از موسسه نیلز بور دانشگاه کپنهاگ می‌گوید: زمانی که با اطلاعات کوانتومی کار می‌کنید باید بتوانید سیستم را ایزوله کنید، دلیل این امر آن است که محیط نباید اختلالی در حالت‌های کوانتومی ایجاد کند. اما این موضوع بسیار دشوار است بنابراین ما فکر کردیم بهتر است به جای این که به این مزاحمت محیطی به چشم مزاحم نگاه کنیم، از آن بهره‌برداری کنیم.
انتقال انرژی از محیط به سیستم کوانتومی موجب جهش الکترون از حالت پایه به ترازهای بالاتر می‌شود که این امر اطلاعات ذخیره شده را دستخوش تغییر می‌کند. فلورینتن رایتر از محققان این پروژه می‌گوید: ما اجازه دادیم تا محیط روی سیستم کوانتومی تاثیرگذار باشد و با استفاده از محیط‌زیست جهش الکترون‌ها را کنترل کردیم.
این روش مبتنی بر زنجیره‌ای از یون‌های منیزیم و برلیم است. محققان این یون‌ها را تا نزدیک نقطه صفر کلوین سرد کرده و دمای آن را به ۲۷۳- درجه سانتیگراد رساندند. اتم‌های منیزیم نقش عنصر خنک‌کننده را در این زنجیره ایفا کرده و اتم‌های برلیم عنصر فعال محسوب می‌شوند. فرآیند گیرافتادن بین الکترون‌های برلیم اتفاق افتاده که این کار با استفاده از لیزر کنترل می‌شود.
ترفند اصلی استفاده شده در این روش آن است که لیزر، الکترون‌هایی که به حالت مورد نرسیده را تحریک کرده تا به تراز مورد نظر برسد. در نهایت الکترون به تزار از پیش تعیین شده رسیده و فرآیند گیر افتادن به‌صورت کامل انجام می‌شود. پیش از این باید لیزرها را با دقت طراحی می‌کردند تا بتواند الکترون‌ها را دقیقا به تراز مورد نظر ببرد اما در این سیستم جدید تنها کافی است تا لیزر را روشن کرده، چند دقیقه منتظر بمانید و بعد الکترون‌ها به تراز مورد نظر رسیده و فرآیند گیرافتادن به خوبی انجام می‌شود.
این پروژه نشان داد آن چه که برای کامپیوترهای کوانتومی تهدید است می‌توان از آن به‌عنوان فرصت، برای ایجاد فرآیند گیرافتادن استفاده کرد.
