برچسب: کوانتوم

تیمی بین‌المللی از محققان راهی ابداع کرده‌اند که نور لیزر را به ابرجامد (Supersolid) تبدیل کند. ابرجامدها مواد عجیبی‌اند که به‌دلیل اثرات کوانتومی، هم مانند جامد هم سیال عمل می‌کنند. این دستاورد نقطه عطف در علم فیزیک ماده چگال است.

براساس گزارش نیوساینتیست، تیمی بین‌المللی از محققان به سرپرستی شورای ملی تحقیقات ایتالیا (CNR) موفق شدند نور را به ابرجامد تبدیل کنند. البته این تحقیق به بیش از یک دهه پیش برمی‌گردد، آن زمان محققان CNR نشان دادند نور می‌تواند رفتاری مانند سیال داشته باشد. در پژوهش حاضر، محققان با ایجاد چیزی که آن را «ابرجامد کوانتومی» می‌نامند، این کار را پیش برده‌اند.

تبدیل نور به ابرجامد

ابرجامدها مواد منحصربه‌فردی با ویسکوزیته (گران‌روی) صفر و ساختاری شبیه کریستال‌های معمولی هستند، مانند آنچه در نمک خوراکی دیده می‌شود. برخلاف مواد معمولی که طبق قوانین آشنای فیزیک رفتار می‌کنند، ابرجامدها عمدتاً در قلمرو کوانتومی وجود دارند.

پیش‌ازاین، چنین موادی فقط در آزمایش‌های کنترل‌شده با اتم‌هایی که تا دمای بسیار پایین سرد می‌شدند، در دسترس بودند؛ در این شرایط اثرات کوانتومی مشاهده می‌شدند. اما در آزمایش اخیر از نیمه‌رسانایی به نام آرسنید گالیم آلومینیوم به‌جای اتم‌های فوق‌سرد، استفاده شده است.

محققان لیزر را به‌سمت قطعه‌ای با الگوی خاص از نیمه‌رسانا هدایت کردند که برجستگی‌های ظریفی داشت. این تعامل نور و نیمه‌رسانا منجر به تشکیل ذرات هیبریدی به نام پلاریتون (Polariton) شد. محققان پلاریتون‌ها را وادار کردند تا خود را به ابرجامد تبدیل کند.

درنهایت، محققان باید مطمئن می‌شدند توانسته‌اند نور را به ابرجامد تبدیل کنند؛ تا پیش‌ازاین ابرجامد ساخته‌شده از نور وجود نداشت؛ به همین دلیل آزمایش و ارزیابی یافته‌های محققان سخت بود. به‌رغم مشکلات، توانستند نشان دهند این ماده ابرجامد هم جامد هم سیال است و ویسکوزیته ندارد.

محققان می‌گویند ماده جدید قابل‌کنترل‌تر از آنهایی است که از اتم‌ها تولید می‌شوند. البته به گفته آنها محاسبات و تجزیه‌وتحلیل‌های بیشتری برای درک کامل خواص ابرجامد جدید لازم است. یافته‌های محققان در نیچر منتشر شده است.

مایکروسافت پس از ۱۷ سال تحقیق و توسعه، از اولین پردازنده کوانتومی خود با نام Majorana 1 رونمایی کرده است. غول فناوری با معرفی این پردازنده که دارای معماری جدیدی است، اعلام کرده که در زمینه محاسبات کوانتومی به یک پیشرفت مهم دست یافته که می‌تواند توانایی کامپیوترهای کوانتومی را گسترش دهد.

طبق توضیحات مایکروسافت، پردازنده Majorana 1 می‌تواند تا یک میلیون کیوبیت را در یک چیپ کوچک که تقریباً اندازه‌ای مشابه با پردازنده‌های دسکتاپ و سرورها دارد، جای دهد. این پردازنده برای محاسبات خود از «ذره‌ی مایورانا» استفاده می‌کند، ذره‌ای که فیزیکدان نظری «ایتوره مایورانا» در سال ۱۹۳۷ آن را توصیف کرده بود.

معماری پردازنده کوانتومی مایکروسافت

در قلب کامپیوترهای کوانتومی، «کیوبیت‌ها» قرار دارند که واحد اطلاعاتی در محاسبات کوانتومی هستند و مشابه با بیت‌های دودویی در کامپیوترهای فعلی عمل می‌کنند. اما کیوبیت‌ها به‌طور طبیعی حساس‌تر و آسیب‌پذیرتر از بیت‌ها هستند و به راحتی می‌توانند تحت تاثیر نویز قرار بگیرند که این امر موجب ایجاد خطا یا از دست رفتن داده‌ها می‌شود. شرکت‌هایی مانند IBM، مایکروسافت و گوگل سال‌هاست که تلاش می‌کنند کیوبیت‌ها را به اندازه بیت‌های دودویی قابل اعتماد کنند.

مایکروسافت در مقاله مربوط به تحقیقات خود که در نشریه Nature منتشر شده، توضیح می‌دهد که ماده جدیدی از آرسنید ایندیوم و آلومینیوم ساخته و توانسته هشت کیوبیت توپولوژیکی را روی یک چیپ قرار دهد که در آینده ممکن است مقیاس آن به یک میلیون کیوبیت برسد.

استفاده از این معماری جدید به چیپ مایکروسافت اجازه می‌دهد تا به طور خاص ذرات مایورانا را مشاهده و کنترل کند و در نتیجه کیوبیت‌های قابل اعتمادتری ایجاد کند.

«چتن نایاک»، یکی از مسئولان فنی مایکروسافت، درباره این پردازنده کوانتومی می‌گوید:

«یک کامپیوتر کوانتومی با یک میلیون کیوبیت نه تنها یک دستاورد است، بلکه دروازه‌ای به سوی حل برخی از سخت‌ترین مشکلات جهان خواهد بود. مسیر ما برای دست‌یابی به محاسبات کوانتومی کاربردی روشن است و باور داریم معماری ما مقیاس‌پذیر است.»

مایکروسافت همچنین به عنوان یکی از دو شرکت انتخاب شده توسط DARPA (آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی ایالات متحده) معرفی شده است تا به مرحله نهایی پروژه US2QC وارد شود و یک کامپیوتر کوانتومی مقاوم به خطا را بر اساس کیوبیت‌های توپولوژیکی در سال‌های پیش رو بسازد.

مایکروسافت امیدوار است که با استفاده از این فناوری پیشرفته، بتواند به کشفیات علمی جدیدی دست یابد و مشکلاتی که برای بشریت اهمیت دارند، حل کند.