سنگ باستانی نامیبیا می تواند کلید کامپیوترهای کوانتومی آینده باشد

15 آوریل 2022 – توسط دانشگاه سنت اندروز-اکسید مس – کریستالی استخراج شده از نامیبیا که برای ساخت پلاریتون های رایدبرگ استفاده می شود. اعتبار: دانشگاه سنت اندروز

بر اساس تحقیقات جدید به رهبری دانشگاه سنت اندروز، شکل خاصی از نور ساخته شده با استفاده از یک سنگ قیمتی باستانی نامیبیا می تواند کلید کامپیوترهای کوانتومی جدید مبتنی بر نور باشد که می توانند اسرار علمی دیرینه را حل کنند.

این تحقیق که با همکاری دانشمندان دانشگاه هاروارد در ایالات متحده، دانشگاه مک کواری استرالیا و دانشگاه آرهوس در دانمارک انجام شد و در Nature Materials منتشر شد، از یک سنگ قیمتی اکسید مس (Cu2O) استخراج شده طبیعی از نامیبیا برای تولید پلاریتون های Rydberg، بزرگترین هیبرید استفاده کرد. ذرات نور و ماده که تا به حال ایجاد شده اند.

پلاریتون های رایدبرگ به طور مداوم از نور به ماده تغییر می کنند و دوباره برمی گردند. در پلاریتون های رایدبرگ، نور و ماده مانند دو روی یک سکه هستند و روی ماده چیزی است که باعث می شود پلاریتون ها با یکدیگر تعامل داشته باشند.

این تعامل بسیار مهم است زیرا این چیزی است که امکان ایجاد شبیه سازهای کوانتومی، نوع خاصی از کامپیوترهای کوانتومی، که در آن اطلاعات در بیت های کوانتومی ذخیره می شود، فراهم می کند. این بیت‌های کوانتومی، بر خلاف بیت‌های باینری در رایانه‌های کلاسیک که فقط می‌توانند 0 یا 1 باشند، می‌توانند هر مقداری بین 0 و 1 داشته باشند. بنابراین می‌توانند اطلاعات بسیار بیشتری را ذخیره کنند و چندین فرآیند را به طور همزمان انجام دهند.

این قابلیت می‌تواند به شبیه‌سازهای کوانتومی اجازه دهد تا معماهای مهم فیزیک، شیمی و زیست‌شناسی را حل کنند، به عنوان مثال، چگونگی ساخت ابررساناهای با دمای بالا برای قطارهای سریع‌السیر، چگونگی تولید کودهای ارزان‌تر برای حل بالقوه گرسنگی جهانی، یا اینکه چگونه پروتئین‌ها جمع می‌شوند و این کار را آسان‌تر می‌کند. و یا داروهای موثرتری تولید کند.

دکتر حمید اوحدی، سرپرست پروژه، از دانشکده فیزیک و نجوم در دانشگاه سنت اندروز، می‌گوید که «ساخت شبیه‌ساز کوانتومی با نور جام مقدس علم است. عنصر اصلی آن است.”

برای ایجاد پلاریتون های Rydberg، محققان نور را بین دو آینه بسیار بازتابنده به دام انداختند. سپس یک کریستال اکسید مس از سنگی که در نامیبیا استخراج شده بود، نازک و صیقل داده شد و به صفحه ای به ضخامت 30 میکرومتر (نازک تر از یک رشته موی انسان) پرداخت شد و بین دو آینه قرار گرفت تا پلاریتون های رایدبرگ 100 برابر بزرگتر از آنچه قبلاً نشان داده شده بود ساخته شود.

یکی از نویسندگان برجسته، دکتر سای کیران راجندران، از دانشکده فیزیک و نجوم در دانشگاه سنت اندروز، می گوید که “خرید سنگ در eBay آسان بود. چالش این بود که پولاریتون های Rydberg را بسازیم که در رنگ های بسیار باریک وجود داشته باشند..”

این تیم در حال حاضر به منظور بررسی امکان ساخت مدارهای کوانتومی، که جزء بعدی شبیه سازهای کوانتومی هستند، این روش ها را بیشتر اصلاح می کند.