دستیابی به خالص‌ترین سیلیکون جهان؛ گام بزرگی به سمت کامپیوترهای کوانتومی با یک میلیون کیوبیت
به گزارش آفتاب وطن، محققان موفق شده‌اند به خالص‌ترین حالت سیلیکون برای ساخت کیوبیت‌ها برسند. این سیلیکون خالص با بهره‌گیری از مزایای خود نسبت به سایر عناصر، راه را برای گسترش تراشه‌ها و ساخت کامپیوترهای کوانتومی با یک میلیون کیوبیت هموار می‌کند.
پیشرفت در توسعه کامپیوترهای کوانتومی با سیلیکون خالص
بر اساس گزارش لایو ساینس و مقاله‌ای که در مجله نیچر منتشر شده، محققان دانشگاه منچستر در انگلستان روشی نوین برای دستیابی به سیلیکون با خالصیت بسیار بالا (نیمه‌رسانایی که در کامپیوترهای معمولی کاربرد دارد) یافته‌اند که مبنایی کارآمدتر از فناوری‌های موجود برای ساخت کیوبیت در کامپیوترهای کوانتومی محسوب می‌شود.
🔗 بیشتر بخوانید: این ربات «اژدهای پرنده» می‌تواند آتش را از دور خاموش کند [تماشا کنید]
در حالی که بیت‌ها در کامپیوترهای کلاسیک به صورت «صفر و یک» کدگذاری می‌شوند، کیوبیت‌ها در کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند در حالت هم‌پوشانی (Superposition) این دو حالت باشند. این ویژگی کوانتومی که «همدوسی» (Coherence) نام دارد، امکان پردازش موازی صفر و یک را فراهم می‌آورد.
به عقیده دانشمندان، کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند حتی قدرتمندتر از سریع‌ترین ابرکامپیوترهای کنونی جهان باشند، اما برای دستیابی به این سطح، نیاز به نزدیک به یک میلیون کیوبیت دارند. در حال حاضر، بزرگ‌ترین کامپیوتر کوانتومی جهان تقریبا ۱۰۰۰ کیوبیت دارد.
🔗 بیشتر بخوانید: آزمایش خون Galleri می‌تواند ۵۰ نوع سرطان را در مرحله های اولیه تشخیص دهد_آفتاب وطن
چالش اصلی در محاسبات کوانتومی «نویزداری» کیوبیت‌هاست؛ یعنی این واحدها به شدت در برابر اختلال‌هایی مانند نوسانات دما حساس هستند و باید تا نزدیک صفر مطلق خنک شوند. این موضوع باعث می‌شود حتی در صورت ساخت کامپیوتری با میلیون‌ها کیوبیت، بدون حل مسئله پایداری، کارایی زیادی نخواهد داشت.
به طور معمول کیوبیت‌ها از فلزات ابررسانا مانند تانتال و نیوبیم ساخته می‌شوند، زیرا رسانایی و مقاومت تقریباً بی‌نهایت دارند. اما محققان اکنون معتقدند ساخت کیوبیت‌ها از مواد نیمه‌رسانا مانند سیلیکون، گالیوم یا ژرمانیم بر کیوبیت‌های فلزی ابررسانا مزیت دارد. برای مثال، ساخت آن‌ها ارزان‌تر است، در دماهای بالاتر کار می‌کنند و ابعاد بسیار کوچکتری دارند.
🔗 بیشتر بخوانید: سری ردمجیک ۱۱ پرو معارفه شد؛ اولین گوشی با سیستم خنک‌کننده مایع_آفتاب وطن
در این مطالعه تازه، دانشمندان پس از حذف ناخالصی‌های موجود در سیلیکون طبیعی، کیوبیتی از سیلیکون-۲۸ (Si-۲۸) ساختند که آن را «خالص‌ترین سیلیکون جهان» توصیف می‌کنند.
سیلیکون طبیعی معمولاً از سه ایزوتوپ یا اتم‌هایی با جرم‌های متفاوت، یعنی Si-۲۸، Si-۲۹ و Si-۳۰ تشکیل شده است. اگرچه سیلیکون طبیعی به دلیل خواص فلزات‌مانند در محاسبات معمولی به خوبی کار می‌کند، اما در محاسبات کوانتومی منبع اختلال می‌شود. در این پژوهش، محققان با گسترش روشی نوین، موفق شدند سیلیکون-۲۸ را از اتم‌های Si-۲۹ و Si-۳۰ که عامل اختلال هستند، جدا کنند.
نویسنده ارشد این پژوهش در مورد دستاورد تیم محققان می‌گوید:
«آنچه ما توانسته‌ایم انجام دهیم، تشکیل یک «آجر» حیاتی برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی مبتنی بر سیلیکون است. این یک گام مهم برای رسیدن به فناوری‌ای است که پتانسیل تغییر زندگی بشر را دارد.»