کشف ماده ای با قابلیت ذخیره اطلاعات کوانتومی
در سال های اخیر پیشرفت قابل ملاحظه ای در راستای ساخت اولین رایانه کوانتومی جامع در مقیاس بزرگ صورت گرفته است. اگرچه هنوز مشکلات زیادی از جمله ابداع روشی برای ذخیره اطلاعات کوانتومی به مدت طولانی، بر سر این راه وجود دارند.
حال دانشمندان ماده ای را کشف کردند که ممکن است قابلیت ذخیره اطلاعات کوانتومی را داشته باشد. چالش ذخیره اطلاعات کوانتومی باعث حفظ حالت کوانتومی اتم شده است. تحقیقات جدید نشان می دهد ترکیبی از عناصر مس، ایریدیوم و اکسیژن می تواند ساختار هندسی لازم برای احقاق این امر را داشته باشد.
پژوهشگر “فاضل تفتی” در گفتگو با مجله Inverse اظهار داشت: «این ترکیب، ساختار هندسی شبیه به موم عسل دارد؛ درست مثل موم عسل در طبیعت اما ساخته شده از اتم. به دلیل وجود چنین ساختاری، الکترون ها هیچگاه گردش خود را متوقف نمی کنند. الکترون ها بدون اینکه متوقف شده و تشکیل قطب بدهند، به حرکت نامنظم خود ادامه می دهند. این امر برگرفته از ماهیت مواد می باشد. این پدیده با نام “خنثی سازی مغناطیسی”(magnetic frustration) شناخته می شود.»
فضای غیرمعمولی که این مواد اشغال میکنند “مایع چرخشی کوانتومی”(quantum spin liquid) نامیده می شود. منظور از مایع آن چیزی نیست که اکنون به ذهن شما خطور کرده است. در واقع، خاصیت مغناطیسی این مایع نامنظم تر از یک آهنربای معمولی می باشد. در زندگی روزمره، چرخش الکترون در آهنربا در یک مسیر معین صورت می گیرد. در مایع چرخشی، الکترون ها هیچگاه ثابت نمی شوند؛ حتی اگر دمای آنها به صفر مطلق برسد. این مسئله رفتارهای غیرمعمول الکترون را توضیح می دهد؛ همانند پدیده ای با نام به دام افتادگی از راه دور”(long-range entanglement) که در آن حالت کوانتومی یک ذره با یک ذره غیرمجاور دیگر جفت می شود.
هر ماده باید ساختار اتمی مومی یا مثلثیشکل داشته باشد تا بتواند مایع چرخشی شناخته شود. این ساختار در طبیعت مشاهده شده است. ماده معدنی “هربرت اسمیتیت” که در سال ۲۰۱۲ میلادی کشف شد نمونه ای از این مایع می باشد. حاصل این پژوهش، تولید ماده ای است که از آن می توان در رایانه های کوانتومی آینده استفاده کرد اما شمای کلی این پژوهش نشان می دهد می توان مواد مشابه بیشتری در آینده تولید کرد.
تفتی در این باره گفت: «اکتشافات تجربی به ندرت اتفاق می افتند زیرا دانشمندان ناچارند همه احتمالات ممکن در طبیعت را مورد بررسی قرار دهند. طبیعت نیز می تواند بسیار مرموز باشد. حال که ما موفق به ساخت مایع چرخشی شدیم، دستورالعمل ساخت آن را برای تولید بیشتر در اختیار داریم. قدم بعدی، استفاده از روش ساخت ترکیب مذکور و بکارگیری آن بر روی دیگر عناصر جدول تناوبی بوده تا بتوان مایع چرخشی بیشتری را به مرحله تولید رساند.»
برگرفته از sciencealert
