Karbon nanotüp, kuantum bitlerini döndürmek için ideal yuvadır

06 Mart 2023 (Nanowerk Haberleri) Bilim adamları, bir asırlık geçmişin kuantum alemiyle ilgili mantık dışı keşiflerini geleceğin teknolojilerine dönüştürmek için şiddetle rekabet ediyorlar. Bu teknolojilerdeki yapı taşı, kuantum biti veya kübittir. Elmas ve silikonun simetrik yapılarındaki kusurları kullananlar da dahil olmak üzere birkaç farklı tür geliştirilme aşamasındadır. Bir gün bilgi işlemi dönüştürebilir, ilaç keşfini hızlandırabilir, hacklenemez ağlar oluşturabilir ve daha fazlasını yapabilirler. Çeşitli üniversitelerden araştırmacılarla birlikte çalışan ABD Enerji Bakanlığı'nın (DOE) Argonne Ulusal Laboratuvarı'ndaki bilim adamları, dönen elektronları bir ev sahibi nanomateryalde kübitler olarak tanıtmak için bir yöntem keşfettiler (Doğa İletişim, “Tek duvarlı karbon nanotüplerde uzun ömürlü elektronik spin kübitleri”). Test sonuçları, rekor uzun tutarlılık sürelerini ortaya çıkardı - herhangi bir pratik kübit için temel özellik, çünkü kübitin ömrü boyunca gerçekleştirilebilecek kuantum işlemlerinin sayısını tanımlar. Dönen bir elektronu kübit olarak barındıran kimyasal olarak değiştirilmiş karbon nanotüpün sanatsal sunumu. (Resim: Argonne Ulusal Laboratuvarı) Elektronlar, önemli bir farkla, bir tepenin dönüşüne benzer bir özelliğe sahiptir. Üst kısımlar yerinde döndüğünde sağa veya sola dönebilirler. Elektronlar aynı anda her iki yönde dönüyormuş gibi davranabilirler. Bu, süperpozisyon adı verilen bir kuantum özelliğidir. Aynı anda iki durumda olmak, elektronları spin kübitler için iyi adaylar yapar. Spin qubit'ler, onları barındırmak, kontrol etmek ve tespit etmek ve ayrıca içlerindeki bilgileri okumak için uygun bir malzemeye ihtiyaç duyar. Bunu göz önünde bulunduran ekip, yalnızca karbon atomlarından yapılmış, içi boş bir boru şekline sahip ve yalnızca yaklaşık bir nanometre veya metrenin milyarda biri kalınlığında, yaklaşık 100,000 kat daha ince bir nanomalzemeyi araştırmayı seçti. insan saçı. Xuedan Ma, "Bu karbon nanotüpler tipik olarak birkaç mikrometre uzunluğundadır" dedi. ​"Çoğunlukla elektronun dönüşüne müdahale edecek ve tutarlılık süresini azaltacak dalgalanan nükleer dönüşlerden muaftırlar. ” Ma, bir DOE Office of Science kullanıcı tesisi olan Argonne's Center for Nanoscale Materials'da (CNM) bir bilim insanıdır. Ayrıca Chicago Üniversitesi'ndeki Pritzker Moleküler Mühendisliği Okulu'nda ve Northwestern Üniversitesi'ndeki Northwestern-Argonne Bilim ve Mühendislik Enstitüsü'nde randevuları bulunmaktadır. Takımın karşılaştığı sorun, karbon nanotüpleri kendi başlarına bir yerde dönen bir elektronu tutamazlar. Nanotüp etrafında hareket eder. Geçmişteki araştırmacılar, aralarında dönen bir elektronu sınırlamak için elektrotları nanometre aralarına yerleştirdiler. Ancak bu düzenleme hantal, pahalı ve ölçeklendirmesi zor. Mevcut ekip, elektronu sınırlamak için elektrotlara veya diğer nano ölçekli cihazlara olan ihtiyacı ortadan kaldırmanın bir yolunu buldu. Bunun yerine, bir karbon nanotüpteki atomik yapıyı, dönen bir elektronu bir konuma hapsedecek şekilde kimyasal olarak değiştirirler. Kimyager Jia-Shiang Chen, "Kimyasal modifikasyon yöntemimiz, bir karbon nanotüpte inanılmaz derecede kararlı bir spin kübit yaratıyor," dedi. Chen, hem CNM'nin bir üyesi hem de Northwestern Üniversitesi'ndeki Moleküler Kuantum Transdüksiyon Merkezi'nde doktora sonrası araştırmacıdır. Ekibin test sonuçları, başka yollarla yapılan sistemlere kıyasla rekor uzun tutarlılık süreleri ortaya çıkardı - 10 mikrosaniye. Küçük boyutları göz önüne alındığında, ekibin spin qubit platformu, kuantum cihazlarına daha kolay entegre edilebilir ve kuantum bilgilerini okumak için birçok olası yola izin verir. Ayrıca karbon tüpler çok esnektir ve titreşimleri kübitten bilgi depolamak için kullanılabilir. Ma, "Karbon nanotüpteki spin kübitimizden pratik teknolojilere kadar uzun bir yol var, ancak bu, bu yönde atılmış büyük bir erken adım" dedi.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62511.php