تكنولوجيا النانو الآن - بيان صحفي: الاكتشاف يشير إلى مسار نحو ذاكرة تشبه الفلاش لتخزين البتات الكمومية: اكتشاف الأرز يمكن أن يسرع تطوير الذاكرة الكمومية غير المتطايرة

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

الصفحة الرئيسية > صحافة > الاكتشاف يشير إلى ذاكرة تشبه الفلاش لتخزين الكيوبتات: يمكن أن يؤدي اكتشاف رايس إلى تسريع تطوير الذاكرة الكمومية غير المتطايرة

تعاون عالم الفيزياء التجريبية بجامعة الجليد هان وو (يسار) وعالم الفيزياء النظرية لي تشين مع زملاء في أكثر من اثنتي عشرة مؤسسة بحثية لاكتشاف مادة كمومية متغيرة الطور يمكن استخدامها لإنشاء ذاكرة غير متطايرة قادرة على تخزين أجزاء كمومية من المعلومات أو الكيوبتات. وو وتشين هما المؤلفان الرئيسيان لدراسة تمت مراجعتها من قبل النظراء في Nature Communications حول البحث.

CREDIT
تصوير غوستافو راسكوسكي / جامعة رايس.

المستخلص:
بقلم جايد بويد
أخبار الأرز الخاصة

اكتشف فيزيائيون من جامعة رايس مادة كمومية متغيرة الطور - وطريقة للعثور على المزيد مثلها - يمكن استخدامها لإنشاء ذاكرة تشبه الفلاش قادرة على تخزين بتات كمومية من المعلومات، أو كيوبت، حتى عندما يتم تشغيل الكمبيوتر الكمي. تحت.

الاكتشاف يشير إلى ذاكرة تشبه الفلاش لتخزين الكيوبتات: يمكن أن يؤدي اكتشاف رايس إلى تسريع تطوير الذاكرة الكمومية غير المتطايرة

هيوستن، تكساس | تم النشر في 5 أبريل 2024

تم استخدام المواد المتغيرة الطور في الذاكرة الرقمية غير المتطايرة المتوفرة تجاريًا. في أقراص الفيديو الرقمية (DVD) القابلة لإعادة الكتابة، على سبيل المثال، يُستخدم الليزر لتسخين أجزاء دقيقة من المواد التي يتم تبريدها لتكوين بلورات أو كتل غير متبلورة. يتم استخدام مرحلتين من المادة، لهما خصائص بصرية مختلفة جدًا، لتخزين الآحاد والأصفار من البتات الرقمية للمعلومات.

في دراسة مفتوحة الوصول نُشرت مؤخرًا في مجلة Nature Communications، أظهر الفيزيائي مينج يي من رايس وأكثر من ثلاثين مؤلفًا مشاركًا من اثنتي عشرة مؤسسة بالمثل أنه يمكنهم استخدام الحرارة لتبديل بلورة من الحديد والجرمانيوم والتيلوريوم بين مرحلتين إلكترونيتين. في كل من هذه، تنتج الحركة المقيدة للإلكترونات حالات كمومية محمية طوبولوجيًا. وفي نهاية المطاف، فإن تخزين الكيوبتات في حالات محمية طوبولوجيًا يمكن أن يقلل من الأخطاء المرتبطة بفك الترابط التي ابتليت بها الحوسبة الكمومية.

وقال يي عن هذا الاكتشاف: "لقد كان هذا بمثابة مفاجأة تامة". "كنا مهتمين في البداية بهذه المادة بسبب خصائصها المغناطيسية. ولكن بعد ذلك نجري قياسًا ونرى هذه المرحلة، ثم في قياس آخر نرى المرحلة الأخرى. اسميًا كانت نفس المادة، لكن النتائج كانت مختلفة تمامًا.

استغرق الأمر أكثر من عامين وعملًا تعاونيًا مع العشرات من الزملاء لفك رموز ما كان يحدث في التجارب. ووجد الباحثون أن بعض العينات البلورية بردت بشكل أسرع من غيرها عندما تم تسخينها قبل إجراء التجارب.

وعلى عكس المواد المستخدمة في معظم تكنولوجيا الذاكرة المتغيرة الطور، وجد يي وزملاؤه أن سبيكة الحديد والجرمانيوم والتيلوريوم لا تحتاج إلى صهرها وإعادة بلورتها لتغيير المراحل. وبدلا من ذلك، وجدوا أن المواقع الذرية الفارغة في شبكة البلورة، والمعروفة باسم الشواغر، تم ترتيبها في أنماط مرتبة بشكل مختلف اعتمادا على مدى سرعة تبريد البلورة. للتبديل من مرحلة نمطية إلى أخرى، أظهروا أنه يمكنهم ببساطة إعادة تسخين البلورة وتبريدها لفترة زمنية أطول أو أقصر.

وقال يي: "إذا كنت ترغب في تغيير ترتيب الشغور في مادة ما، فإن ذلك يحدث عادة عند درجات حرارة أقل بكثير مما تحتاج إليه لإذابة كل شيء".

وقالت إن القليل من الدراسات استكشفت كيف تتغير الخصائص الطوبولوجية للمواد الكمومية استجابةً للتغيرات في ترتيب الشواغر.

وقالت عن أمر الشواغر القابل للتحويل في المادة: "هذه هي النتيجة الرئيسية". "إن فكرة استخدام ترتيب الشواغر للتحكم في الطوبولوجيا هي الشيء المهم. هذا لم يتم استكشافه حقًا. كان الناس عمومًا ينظرون إلى المواد فقط من منظور متكافئ العناصر بالكامل، مما يعني أن كل شيء مشغول بمجموعة ثابتة من التماثلات التي تؤدي إلى نوع واحد من الطوبولوجيا الإلكترونية. تؤدي التغييرات في ترتيب الشواغر إلى تغيير تماثل الشبكة. يوضح هذا العمل كيف يمكن أن يغير ذلك الهيكل الإلكتروني. ويبدو من المحتمل أنه يمكن استخدام ترتيب الشغور لإحداث تغييرات طوبولوجية في مواد أخرى أيضًا.

قال عالم الفيزياء النظرية رايس، كيمياو سي، وهو مؤلف مشارك في الدراسة: "أجد أنه من المدهش أن يتمكن زملائي التجريبيون من ترتيب تغيير في التناظر البلوري بسرعة. إنها تتيح قدرة تحويل غير متوقعة تمامًا ولكنها مرحبة تمامًا للنظرية، كما نسعى إلى تصميم أشكال جديدة من الطوبولوجيا والتحكم فيها من خلال التعاون بين الارتباطات القوية وتماثل المجموعة الفضائية.

المؤلفان الرئيسيان للدراسة هما هان وو ولي تشين، وكلاهما من رايس. من بين المؤلفين المشاركين الآخرين في رايس جيانوي هوانغ، وشياوكون تنغ، ويوتشنغ غو، وماسون كليم، وتشوكياو شي، وتشاندان سيتي، وياوفينج شيه، وبين جاو، وجونيتشيرو كونو، وبنغتشنغ داي، وييمو هان، وسي. كل من يي وداي وهان وكونو وسي هم أعضاء في مبادرة الأرز الكمومية ومركز الأرز للمواد الكمومية.

وشارك في تأليف الدراسة باحثون من جامعة واشنطن، ومختبر لوس ألاموس الوطني، وجامعة كيونغ هي في كوريا الجنوبية، وجامعة بنسلفانيا، وجامعة ييل، وجامعة كاليفورنيا ديفيس، وجامعة كورنيل، وجامعة كاليفورنيا بيركلي، وجامعة ستانفورد. مختبر المعجل الوطني بمركز المعجل الخطي، ومختبر بروكهافن الوطني، ومختبر لورانس بيركلي الوطني.

تم دعم هذا البحث من قبل وزارة الطاقة (DOE) مكتب مرافق العلوم المستخدم (DE-AC02-05CH11231، DE-AC02-76SF00515، DE-SC0012704)، مكتب وزارة الطاقة لعلوم الطاقة الأساسية (DE-SC0021421، DE-SC0018197 ، DE-SC0019443، DE-AC02-05-CH11231، DE-AC02-76SF00515)، مبادرة EPiQS التابعة لمؤسسة Gordon and Betty Moore (GBMF9470)، مؤسسة Robert A. Welch (C-2175، C-1411، C-1839 ، C-2065-20210327)، مكتب القوات الجوية للبحث العلمي (FA9550-21-1-0356، FA9550-22-1-0449، FA9550-22-1-0410)، زمالة كلية فانيفار بوش التي يديرها المكتب الأبحاث البحرية نيابة عن مكتب الأبحاث الأساسية التابع لوزارة الدفاع (ONR-VB N00014-23-1-2870)، والإدارة الوطنية للأمن النووي التابعة لوزارة الطاقة (89233218CNA000001)، وبرنامج البحث والتطوير الموجه لمختبر وزارة الطاقة (FR-20-653926) ) ، مكتب أبحاث الجيش (W911NF-19-1-0342)، المؤسسة الوطنية للعلوم (2213891، 1829070، 2100741، 2034345)، برنامج زملاء أبحاث سلون التابع لمؤسسة ألفريد بي سلون ومركز رايس للمجهر الإلكتروني.

####

لمزيد من المعلومات ، يرجى الضغط هنا

جهات الاتصال:
مارسي دي لونا
جامعة رايس
المكتب: 7133486780

حقوق النشر © جامعة رايس

إذا كان لديك تعليق ، من فضلك اتصل بنا لنا.

جهات إصدار النشرات الإخبارية ، وليس 7th Wave، Inc. أو Nanotechnology Now ، هي المسؤولة وحدها عن دقة المحتوى.

المرجعية: