สถานะของการหมุนของโมเลกุลในผลึกสามารถตรวจพบได้โดยใช้โพลาไรเซชันของโฟตอนที่มันปล่อยออกมา นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาได้แสดงให้เห็น สิ่งนี้ทำให้ทีมสามารถเตรียมและอ่านสถานะการหมุนภายในโมเลกุลได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นความสามารถที่สามารถใช้ในการออกแบบควอนตัมบิต (qubits) ด้วยความยืดหยุ่นและการควบคุมที่มากกว่าที่เป็นไปได้โดยใช้แพลตฟอร์มอื่นๆ
จนถึงตอนนี้
แพลตฟอร์มที่ประสบความสำเร็จสูงสุดสำหรับควอนตัมคอมพิวติ้งได้พิสูจน์ให้เห็นแล้วว่าเป็นคิวบิตแบบไอออนดักจับและคิวบิตตัวนำยิ่งยวด อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีทั้งสองมีข้อบกพร่องที่สำคัญ Ion qubits ต้องการสุญญากาศสูงและกับดักแม่เหล็กไฟฟ้า ในขณะที่ qubits ตัวนำยิ่งยวดต้องทำจากวงจรควอนตัม
ที่เหมือนกัน ซึ่งผลิตได้ยากมากโดยมีความสม่ำเสมอตามที่ต้องการ ทางเลือกหนึ่งที่เป็นไปได้คือ ศูนย์กลางของไนโตรเจนในเพชร (NV) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออะตอมของคาร์บอน 2 อะตอมที่อยู่ติดกันในโครงตาข่ายของเพชรถูกแทนที่ด้วยอะตอมของไนโตรเจนเพียงอะตอมเดียว ศูนย์ NV มีสปินที่สามารถ
ปรับเปลี่ยนและอ่านค่าได้อย่างง่ายดายด้วยแสงเลเซอร์ ซึ่งแตกต่างจากตาข่ายคาร์บอนอื่นๆ น่าเสียดายที่กระบวนการสร้างศูนย์ NV เกี่ยวข้องกับการฉายรังสีเพชรก่อนที่จะสัมผัสกับก๊าซไนโตรเจน และเป็นการยากที่จะดำเนินการได้อย่างแม่นยำ “หนึ่งในความท้าทายที่สำคัญในการสร้างระบบควอนตัม
สถานะของแข็งที่ปรับขนาดได้คือความสามารถในการวางควอนตัมบิตในตำแหน่งที่คุณต้องการในระดับอะตอมเหนือความยาวของแผ่นเวเฟอร์”นักฟิสิกส์สสารควบแน่นแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกอธิบาย แนวทาง “จากล่างขึ้นบน”กลุ่มได้ร่วมมือกับนักวิจัยที่นำโดยนักเคมีเพื่อมุ่งเน้นไปที่วิธีการแบบ
“จากล่างขึ้นบน” เพื่อสร้างคริสตัลที่มีศูนย์กลางการหมุนที่เหมาะสม แทนที่จะฝังศูนย์กลางของการหมุนเข้าไปในคริสตัลที่มีอยู่ พวกเขาใช้โมเลกุลที่มี หมุนศูนย์และตกผลึก อธิบายว่า “คุณเข้าใจว่าทุกโมเลกุลในเม็ดยาแอสไพรินเหมือนกัน” อธิบาย อย่างไรก็ตาม ความท้าทายทางเทคโนโลยี
คือไม่มีใคร
ประสบความสำเร็จในการผลิตผลึกโมเลกุลที่มีสปินที่สามารถจัดการและอ่านด้วยลำแสงเลเซอร์ได้
ตอนนี้ และเพื่อนร่วมงานได้สังเคราะห์สารประกอบที่แตกต่างกันสามชนิดซึ่งประกอบด้วยไอออนโครเมียม (IV) ที่ประสานกับแอริลลิแกนด์ ตัวอย่างที่เป็นผลลัพธ์ของโมเลกุลออร์กาโนเมทัลลิกแต่ละตัว
มีพฤติกรรมคล้ายกับศูนย์ NV แม้ว่าจะมีความถี่เลเซอร์ต่างกันก็ตาม “คุณกระตุ้นควิบิตในสถานะที่คลายตัวอย่างรวดเร็วไปสู่สถานะที่แพร่กระจายได้ จากนั้นจึงปล่อยโฟตอนออกมา” ออว์ชาลอมกล่าว “จากมุมมองของเรา แสงพัลส์เดียวจะเริ่มต้นระบบไปสู่สถานะที่สามารถปล่อยโฟตอนได้หนึ่งโฟตอน
ซึ่งโพลาไรเซชันสะท้อนถึงการหมุนของระบบ นั่นคืออินเทอร์เฟซ กระบวนการทั้งหมดนี้สร้างควิบิตโมเลกุลเดี่ยวได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในปัจจุบัน นักวิจัยกำลังทำงานร่วมกับกลุ่ม qubits ที่เชื่อมโยงกัน แต่พวกเขากำลังทำงานเพื่อให้ได้ความไวของโมเลกุลเดี่ยว เนื่องจากสถานะควอนตัมโมเลกุลเดี่ยว
จะมีเวลาเชื่อมโยงกันนานขึ้น ประตูควอนตัมแสงทีมงานหวังว่าการเชื่อมต่อเอาต์พุตของ qubit หนึ่งเข้ากับอินพุตของอีกอันหนึ่ง อาจเป็นไปได้ที่จะสร้างประตูควอนตัมแบบออปติกและวงจรควอนตัมโดยใช้ระบบของพวกเขา ในระยะสั้น กล่าวว่าพวกเขาวางแผนที่จะสร้างส่วนต่อประสานระหว่าง qubits
ของพวกเขาโดยใช้โฟโตนิกส์ในตัว ความเป็นไปได้ในระยะยาวที่ทะเยอทะยานมากขึ้นอาจเป็นการสร้างทางหลวงโทนิคด้วยการประกอบสารเคมีด้วยตนเอง “นี่เป็นการเปิดพรมแดนใหม่สำหรับสิ่งที่นักเรียนของฉันชอบเรียกว่านักออกแบบ qubits” เขากล่าว “ตอนนี้คุณสามารถจินตนาการถึงสิ่งต่างๆ มากมาย
ที่น่าจะท้าทายมากกับเทคนิคอื่นๆ ซึ่งคุณถูกจำกัดโดยตระกูลวัสดุ…แต่ ที่นี่ เนื่องจากคุณกำลังทำอาหาร [วัสดุ] อย่างแท้จริง คุณจึงสามารถจินตนาการถึงการผสมผสานความทรงจำ ระบบต่างๆ ที่ออกแบบมาเพื่อให้พวกมันยุ่งเหยิงอย่างมาก ฉันคิดว่าท้องฟ้ามีขีดจำกัดสำหรับทั้งการประมวลผลและการตรวจจับ”
แสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับผลงานชิ้นนี้ว่า “วัสดุระดับโมเลกุลมีศักยภาพมากในฐานะ qubits ที่มีศักยภาพสำหรับการคำนวณแบบควอนตัม แต่พื้นที่นั้นล้าหลังกว่าพื้นที่ที่เติบโตเต็มที่บางส่วน ส่วนหนึ่งเป็นเพราะคุณสมบัติหลักบางประการยังไม่ได้รับการสาธิต [งาน] นี้แสดงให้เห็นหนึ่งในคุณสมบัติหลัก
เหล่านั้น
ฉันคิดว่าผลการแข่งขันไม่ได้สร้างความประหลาดใจมากนัก แต่เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นสำหรับสนามที่มีการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในการแสดงให้เห็นถึงสิ่งนี้” กล่าวเสริมว่า “กล่าวอย่างกว้างๆ วิทยาศาสตร์ข้อมูลควอนตัมเป็นความท้าทายที่ดำเนินมาหลายทศวรรษ มีพื้นที่มากมาย
ทีมงานที่นำในสหรัฐอเมริกาได้ก้าวสำคัญในทิศทางนี้ด้วยการสังเกตการณ์การปิดล้อม ในเกาะที่ประกอบด้วยท่อนาโนคาร์บอนเพียงท่อเดียวยังไม่ชัดเจนว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่อิงตามโมเลกุลแต่ละตัวและเอฟเฟกต์ของอิเล็กตรอนเดี่ยวจะมาแทนที่วงจรทั่วไปที่ใช้ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์ภาคสนาม
ในเวอร์ชันลดขนาดลงหรือไม่ มีเพียงสิ่งเดียวที่แน่นอน: หากการย่อขนาดยังคงดำเนินต่อไป คุณสมบัติควอนตัมของอิเล็กตรอนจะกลายเป็นสิ่งสำคัญในการกำหนดการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก่อนสิ้นทศวรรษหน้าที่จำเป็นสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมมาใช้ พวกมันว่ายด้วยกัน
เขาอธิบาย การสำรวจเช่นนี้มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจผลลัพธ์ที่สำคัญ เช่น ผลผลิตพืช การดูดซึมคาร์บอน และความหลากหลายทางชีวภาพ ที่จะได้รับผลกระทบจากการค้นพบวัสดุใหม่ ดังนั้นจึงมีทั้งงานที่ต้องทำและความสนุกมากมาย”
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
