कार्बन नैनोट्यूब क्वांटम बिट्स कताई के लिए आदर्श घर बनाता है

मार्च 06, 2023 (नानावरक न्यूज़) वैज्ञानिक पिछले एक सदी से क्वांटम क्षेत्र के बारे में प्रति-सहज ज्ञान युक्त खोजों को भविष्य की प्रौद्योगिकियों में बदलने के लिए सख्ती से प्रतिस्पर्धा कर रहे हैं। इन प्रौद्योगिकियों में बिल्डिंग ब्लॉक क्वांटम बिट या क्वबिट है। कई अलग-अलग प्रकार विकास के अधीन हैं, जिनमें हीरे और सिलिकॉन की सममित संरचनाओं के भीतर दोषों का उपयोग किया जाता है। वे एक दिन कंप्यूटिंग को बदल सकते हैं, दवा की खोज में तेजी ला सकते हैं, हैक न किए जा सकने वाले नेटवर्क तैयार कर सकते हैं और भी बहुत कुछ। कई विश्वविद्यालयों के शोधकर्ताओं के साथ काम करते हुए, अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी के वैज्ञानिकों ने मेजबान नैनोमटेरियल में कताई इलेक्ट्रॉनों को क्यूबिट के रूप में पेश करने की एक विधि की खोज की है (संचार प्रकृति, "एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब में लंबे समय तक रहने वाले इलेक्ट्रॉनिक स्पिन क्वैबिट"). उनके परीक्षण के परिणामों से पता चला कि रिकॉर्ड लंबी सुसंगतता समय - किसी भी व्यावहारिक क्वबिट के लिए मुख्य संपत्ति है क्योंकि यह क्वांटम संचालन की संख्या को परिभाषित करता है जो कि क्वबिट के जीवनकाल में किया जा सकता है। रासायनिक रूप से संशोधित कार्बन नैनोट्यूब का कलात्मक प्रतिपादन, जो घूमते हुए इलेक्ट्रॉन को क्वबिट के रूप में प्रस्तुत करता है। (छवि: आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी) इलेक्ट्रॉनों में एक मुख्य अंतर के साथ, शीर्ष के स्पिन के समान गुण होता है। जब शीर्ष स्थान पर घूमते हैं, तो वे दाएं या बाएं घूम सकते हैं। इलेक्ट्रॉन ऐसा व्यवहार कर सकते हैं मानो वे एक ही समय में दोनों दिशाओं में घूम रहे हों। यह एक क्वांटम विशेषता है जिसे सुपरपोज़िशन कहा जाता है। एक ही समय में दो अवस्थाओं में होने से इलेक्ट्रॉन स्पिन क्वैबिट के लिए अच्छे उम्मीदवार बन जाते हैं। स्पिन क्वैबिट को रखने, नियंत्रित करने और उनका पता लगाने के साथ-साथ उनमें जानकारी पढ़ने के लिए एक उपयुक्त सामग्री की आवश्यकता होती है। इसे ध्यान में रखते हुए, टीम ने एक ऐसे नैनोमटेरियल की जांच करने का फैसला किया जो केवल कार्बन परमाणुओं से बना है, एक खोखला ट्यूबलर आकार है और इसकी मोटाई केवल एक नैनोमीटर या मीटर का एक अरबवां हिस्सा है, जो एक नैनोमीटर की चौड़ाई से लगभग 100,000 गुना पतली है। मानव बाल। ज़ुएदान मा ने कहा, "ये कार्बन नैनोट्यूब आम तौर पर कुछ माइक्रोमीटर लंबे होते हैं।" "वे ज्यादातर उतार-चढ़ाव वाले परमाणु स्पिन से मुक्त होते हैं जो इलेक्ट्रॉन के स्पिन में हस्तक्षेप करेंगे और इसके सुसंगत समय को कम करेंगे।" मा आर्गन के सेंटर फॉर नैनोस्केल मैटेरियल्स (सीएनएम) में एक वैज्ञानिक हैं, जो डीओई विज्ञान उपयोगकर्ता सुविधा कार्यालय है। वह शिकागो विश्वविद्यालय के प्रिट्जकर स्कूल ऑफ मॉलिक्यूलर इंजीनियरिंग और नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के नॉर्थवेस्टर्न-आर्गोन इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड इंजीनियरिंग में भी नियुक्तियां रखती हैं। टीम को जिस समस्या का सामना करना पड़ा वह यह है कार्बन नैनोट्यूब स्वयं एक स्थान पर घूमते हुए इलेक्ट्रॉन को बनाए नहीं रख सकते। यह नैनोट्यूब के चारों ओर घूमता है। पिछले शोधकर्ताओं ने उनके बीच घूमते इलेक्ट्रॉन को सीमित करने के लिए इलेक्ट्रोड को नैनोमीटर की दूरी पर डाला है। लेकिन यह व्यवस्था भारी, महंगी और बड़े पैमाने पर चुनौतीपूर्ण है। वर्तमान टीम ने इलेक्ट्रॉन को सीमित करने के लिए इलेक्ट्रोड या अन्य नैनोस्केल उपकरणों की आवश्यकता को खत्म करने का एक तरीका तैयार किया। इसके बजाय, वे रासायनिक रूप से कार्बन नैनोट्यूब में परमाणु संरचना को इस तरह से बदल देते हैं कि एक घूमते हुए इलेक्ट्रॉन को एक स्थान पर फँसा दिया जाता है। रसायनज्ञ जिया-शियांग चेन ने कहा, "हमारी संतुष्टि के लिए, हमारी रासायनिक संशोधन विधि कार्बन नैनोट्यूब में एक अविश्वसनीय रूप से स्थिर स्पिन क्वबिट बनाती है।" चेन सीएनएम दोनों के सदस्य हैं और नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी में सेंटर फॉर मॉलिक्यूलर क्वांटम ट्रांसडक्शन में पोस्टडॉक्टरल विद्वान हैं। टीम के परीक्षण परिणामों से पता चला कि अन्य तरीकों से बनाई गई प्रणालियों की तुलना में रिकॉर्ड लंबे समय तक सुसंगतता रही - 10 माइक्रोसेकंड। उनके छोटे आकार को देखते हुए, टीम के स्पिन क्वबिट प्लेटफॉर्म को क्वांटम उपकरणों में अधिक आसानी से एकीकृत किया जा सकता है और क्वांटम जानकारी को पढ़ने के कई संभावित तरीकों की अनुमति देता है। इसके अलावा, कार्बन ट्यूब बहुत लचीले होते हैं और उनके कंपन का उपयोग क्वैबिट से जानकारी संग्रहीत करने के लिए किया जा सकता है। मा ने कहा, "कार्बन नैनोट्यूब में हमारी स्पिन क्वबिट से व्यावहारिक प्रौद्योगिकियों तक यह एक लंबा सफर है, लेकिन यह उस दिशा में एक बड़ा प्रारंभिक कदम है।"

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• स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62511.php