استعراض

في الآونة الأخيرة، ومن المتوقع دراسة معهد أوكيناوا للعلوم والتكنولوجيا جامعة، ويبين كيف تؤثر أفران ميكروويف حركة الالكترونات للمساعدة في تحسين الحوسبة الكمومية.

خلفية

نقل جميع الجسيمات الدقيقة تتألف من الأشياء المادية في عالمنا، بما في ذلك الأجهزة الإلكترونية الحديثة (التي تعمل يعتمد على حركة الإلكترونات سالبة الشحنة). علماء الفيزياء تسعى إلى فهم ذلك أن هذه الجزيئات تنتج مجموعة متنوعة من الرياضات السلطة، والهدف من ذلك هو استخدام قوتهم في التكنولوجيات الجديدة. على سبيل المثال، جهاز كمبيوتر الكم هو استخدام مجموعة من الإلكترونات تسيطر على وجه التحديد لنفترض أن المهام الحسابية الهائلة.

يعمل الكمبيوتر قليلا الكلاسيكية (0 أو 1) أعلاه، رمز ثنائي من نوع المعلومات تقييد قدرة الجهاز للمعالجة. الجسيمات دون الذرية ليس فقط في دولتين منفصلة، قد تكون أيضا في حالة تراكب (على حد سواء 0 و 1). أفضل تفسير لهذه الدولة تراكب هو تجربة فكرية نظرية الكم: القط شرودنغر. فتحت فقط غطاء لحظة، ونحن نعرف بالضبط ما "المراقبة" لقطة ميتة أو حية.

(المصدر: ويكيبيديا)

وخلافا للمعاهدات الاستثمار الثنائية التقليدية، ويمكن أن يكون المكدسة في هذا تراكب رائعة. لذلك، وبناء خارج المكدسة على أساس الكمبيوتر الكم، مع قوة معالجة الكمبيوتر الكلاسيكية قوية لا يمكن مقارنتها. كمبيوتر الكم يمكن الاستفادة الإلكترونية، سريع للغاية معالجة البيانات المعقدة وأداء وظائف مختلفة. ومع ذلك، من أجل جعل هذا الإلكترونية "غير مؤكد" تراكب، يحتاج العلماء إلى جسيمات التقاط وتطبيق القدرة على تغيير سلوكهم.

(المصدر: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا)

ابتكار

مؤخرا، أظهرت جامعة أوكيناوا اليابان (OIST) مدرسة الدراسات العليا للعلوم والتكنولوجيا على شكل ضوء، والمعروفة باسم "الميكروويف"، هو كيف يؤثر ذلك على حركة الإلكترونات. ومن المتوقع أن الدراسة لمساعدة تحسين الحوسبة الكمومية.

(المصدر: OIST)

في مقال نشر في 18 ديسمبر 2018، نشرت في مجلة "المادية مراجعة B" ورقة جديدة والباحثين OIST الذين الإلكترونات المحاصرين في البرد القارس، تجويف مختومة فراغ وسمحت لاستقبال أشعة الميكروويف . هذه الجزيئات الخفيفة مع بعضها البعض لتغيير الحركة وتبادل الطاقة، والتي من المتوقع أن تشير إلى أن نظام الختم من هذا القبيل لتخزين المعلومات الكم (رقائق المستقبل).

قالت وحدة OIST العليا الكم حيوية البروفيسور دينيس كونستانتينوف، المؤلف الأول من الورقة جيا باو تشن بقيادة الولايات المتحدة: "هذا إلى الحاجة إلى المزيد من المشاريع البحثية خطوة صغيرة، ...... كما الحوسبة الكم وتخزين المعلومات الكم وخلق دولة الإلكترونية الجديدة. "

هو مبين أدناه: ديناميات الكم من ثنائية الأبعاد وحدة الطبقة الإلكترون المحاصرين في الهيليوم السائل، ووضعها في غرفة مغلقة، ويتم تبريده إلى قرب الصفر المطلق. داخل تجويف، لوحة معدنية أعلى ومرآة كروية عكست شعاع الموجات الدقيقة (شعاع أحمر)، وبالتالي تشكيل تجويف الميكروويف (مرنان). ميكروويف تفاعلية استولي عليه مع العائمة والإلكترونية على الهيليوم السائل.

(المصدر: OIST)

تكنولوجيا

ضوء وسرعة عالية التذبذب للمجال الكهرومغناطيسي من التكوين، يمكن أن تدفع الأنواع اتهم واجهتها في البيئة. إذا تردد اهتزاز شعاع الالكترون كما معها التي واجهتها، وجزيئات الضوء يمكن تبادل الطاقة والمعلومات. عندما يكون هذا الاقتراح الظاهرة، وعلى ضوء والإلكترون "إلى جانب". إذا كانت المواد تبادل الطاقة المنتجة الأخرى من تفاعل البيئة الضوء أسرع، والاقتراح هو "الترابط القوي". هنا، والعلماء يعتزمون تنفيذ الميكروويف القوي الدولة اقتران.

وقال تشن: "لتحقيق الترابط القوي هو خطوة هامة نحو استخدام الضوء لمراقبة الجسيمات ميكانيكا الكم خطوة في، ثم هذه الخطوة قد تكون مهمة جدا إذا كنا نريد لتوليد بعض الدول غير التقليدية للمادة .."

والإلكترونية مضللة والسياق الذي هي "إشارة إلى الضوضاء" لعزل، تساهم بقوة يقترن وحظ بشكل واضح. عندما تصطدم الالكترونات مع المواد المجاورة أو التفاعل الحراري، وهذه "إشارة الضوضاء" وينتج. وقد درس العلماء تأثير الميكروويف لواجهة أشباه الموصلات (تقاطع أشباه الموصلات وعازل) من الإلكترونات، وبالتالي الحد من حركة الإلكترونات في الطائرة.

أي مواد لا تخلو من العيوب، حتى أن الكم وحدة ديناميكية تحديد الحلول البديلة: عزل إلكترونيا إلى شديد البرودة تجويف فراغ ضيق، ومجهزة مع اثنين من المرايا التي تعكس معدنية لتجويف الميكروويف.

هذه التجاويف، أن بعض حاويات اسطوانية صغيرة، والمعروفة أيضا باسم "الخلايا". كل غرفة جود خزان الهيليوم السائل، حافظ على درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق. في الهيليوم السائل للحفاظ على درجات حرارة منخفضة، ولكن يتم الالتزام بأي من هذه المواد التي تصب في الشوائب متخثر على سطح الجانب من الغرفة. سطح الهيليوم من مزيج الإلكترونية، تشكل نحو فعال ورقة ثنائية الأبعاد. ثم، القبض على ضوء من قبل الباحثين غرفة صغيرة بين اثنين من المرايا، فإن الإلكترون الانتظار التعرض للإشعاع الكهرومغناطيسي مثل أفران الميكروويف.

هو مبين أدناه: الغرفة الصغيرة (حاوية)، أي، حيث قامت التجارب الإلكترونية خارجا على الهيليوم السائل.

(المصدر: OIST)

هو مبين أدناه: برونزية مرآة تسترشد الفوتونات الميكروويف مركزة والإلكترونات غادرت في الهيليوم السائل. مرآة الطائرة (على اليمين) وجود قطبين متحدة المركز لقياس.

(المصدر: OIST)

قيمة

هذا النظام بسيط نسبيا يكشف عن تأثير الالكترونيات الميكروويف لمدة دوران، وكان هذا التأثير في الماضي أشباه الموصلات غير مرئية.

واحدة من الكتاب، مرحلة ما بعد الدكتوراه زيارة ديناميات عالم الكم وحدة أوليكسي Zadorozhko، وقال: "في الجهاز لدينا، يمكننا تحديد أكثر وضوحا الأشياء المادية نجد، الميكروويف تؤثر تأثيرا كبيرا على حركة الإلكترونات .."

الفيزيائيين يصف نتائجها من خلال طريقة رياضية، والعثور على السرعة، موقف أو تهمة عموما واحد من الإلكترون يتأثر تأثير الترابط القوي صغير. في المقابل، فإن متوسط حركة الجسيمات والموجات الدقيقة، يبدو أن أثار معا تبادل الطاقة والمعلومات فيما بينها.

ويأمل الباحثون أنه في المستقبل، ونظام الهيليوم السائل يسمح لهم التحكم بدقة والالكترونيات، وبالتالي كما فعلنا تخزين البيانات الكلاسيكي، قراءة القرص الصلب، والكتابة، والكم معالجة المعلومات. وفيما يتعلق تعميق فهم هذا النظام، والهدف هو تحسين صناعة ديناميكية الكم المكدسة الوحدة القياسية (بت الكم من المعلومات) هو. ستؤدي جهودها لتطوير تكنولوجيات الكم أسرع وأكثر قوة.

الكلمة

الكم، الفوتونات والإلكترونات

المواد المرجعية

[1] https://www.oist.jp/news-center/news/2019/1/31/questions-quantum-computing-how-move-electrons-light

[2] جيا باو تشن، A. A. Zadorozhko، D. كونستانتينوف. الترابط القوي من فرقة الإلكترون ثنائية الأبعاد إلى طريقة واحدة تجويف مرنان . البدنية مراجعة B، 2018، 98 (23) دوى: 10.1103 / PhysRevB.98.235418