ارتقاء کامپیوترتان به کامپیوتر کوانتومی

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۱۴ دسامبر ۲۰۲۲
لینک منبع Upgrading Your Computer to Quantum

ممکن است رایانه‌هایی که می‌توانند از ویژگی‌های «رازآلود» مکانیک کوانتومی برای حل مشکلات سریع‌تر از فناوری موجود استفاده کنند، جذاب به نظر برسند، اما ابتدا باید بر یک مانع بزرگ غلبه کنند. دانشمندان ژاپنی ممکن است این راه‌حل را با نشان دادن اینکه چگونه یک ماده ابررسانا، نیترید نیوبیم، می‌تواند به عنوان یک لایه مسطح و کریستالی به یک بستر نیترید-نیمه‌هادی اضافه شود، کشف کرده باشند. این تکنیک می‌تواند ساخت کیوبیت‌های کوانتومی را که می‌توانند با دستگاه‌های رایانه‌ای معمولی استفاده شوند، ساده کند.

تکنیک‌های متداول تولید ریزپردازنده‌های سیلیکونی طی دهه‌ها رشد کرده‌اند و به طور مداوم در حال اصلاح و بهبود هستند. از سوی دیگر، اکثر معماری‌های محاسباتی کوانتومی باید عمدتاً از ابتدا ایجاد شوند. با این حال، کشف تکنیکی برای ادغام واحدهای منطقی کوانتومی و معمولی روی یک تراشه، یا حتی افزودن قابلیت‌های کوانتومی به خطوط ساخت موجود، ممکن است پذیرش این سیستم‌های جدید را تا حد زیادی تسریع کند.

اخیراً، گروهی از دانشمندان مؤسسه علوم صنعتی دانشگاه توکیو نشان دادند که چگونه لایه‌های نازک نیترید نیوبیم (NbNx) می‌توانند مستقیماً در بالای یک لایه نیترید آلومینیوم (AlN) رشد کنند. نیترید نیوبیم می‌تواند در دماهای سردتر از 16 درجه سانتیگراد بالای صفر مطلق تبدیل به ابررسانا شود. به همین دلیل، می‌توان از آن برای ایجاد یک کیوبیت ابررسانا در ساختاری به نام اتصال جوزفسون استفاده کرد.

دانشمندان تأثیر دما را بر ساختارهای کریستالی و خواص الکتریکی لایه‌های نازک NbNxرشد یافته روی بسترهای قالب AlNبررسی کردند. آن‌ها نشان دادند که فاصله اتم‌ها در این دو ماده به اندازه کافی برای تولید لایه‌های مسطح سازگار است.

آتسوشی کوبایاشی، نویسنده اول و مرتبط می‌گوید: «ما دریافتیم که به دلیل عدم تطابق شبکه کوچک بین نیترید آلومینیوم و نیترید نیوبیم، یک لایه بسیار کریستالی می‌تواند در سطح مشترک رشد کند.»

تبلور NbNxبا پراش اشعه ایکس مشخص شد و توپولوژی سطح با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی گرفته شد. علاوه‌بر‌این، ترکیب شیمیایی با استفاده از طیف‌سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس بررسی شد. این تیم نشان داد که چگونه آرایش اتم‌ها، محتوای نیتروژن و هدایت الکتریکی همه به شرایط رشد، به ویژه دما بستگی دارد.

آتسوشی کوبایاشی می‌گوید: «شباهت ساختاری بین این دو ماده، ادغام ابررساناها در دستگاه‌های الکترونیک نوری نیمه‌هادی را تسهیل می‌کند.»

علاوه‌بر‌این، رابط کاملاً مشخص بین بستر AlN، که دارای یک باند پهن است، و NbNx، که یک ابررسانا است، برای دستگاه‌های کوانتومی آینده، مانند اتصالات جوزفسون، ضروری است. لایه‌های ابررسانا که تنها چند نانومتر ضخامت دارند و کریستالینیتی بالایی دارند می‌توانند به عنوان آشکارساز تک‌فوتون‌ها یا الکترون‌ها استفاده شوند.

این متن با استفاده از ربات ترجمه مقالات تکنولوژی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است. در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.