یک سنگ قیمتی باستانی؛ کلید ورود به عصر کوانتوم!

فرارو- پردازش کوانتومی دستاوردی است که بسیاری از دانشمندان بزرگ دنیای فناوری آن را سکوی پرش به آینده‌ای کاملا متفاوت محسوب می‌کنند دست یابی به چنین پردازشی هنوز در مراحل اولیه خود قرار دارد و موانع در این زمینه هنوز بسیار است. با این همه دانشمندان اخیراً مدعی شدند که بررسی‌های صورت گرفته بر روی یک سنگ قیمتی باستان کشف شده در کشور نامیبیا قاره آفریقا، خواصی را نشان می‌دهد که می‌توان آن را کلید ورود به عصر کامپیوتر‌های کوانتومی تلقی کرد.

به گزارش فرارو، بر اساس تحقیقات جدید به رهبری دانشگاه سنت اندروز، شکل خاصی از نور ساخته شده با استفاده از این سنگ قیمتی باستانی نامیبیا می‌تواند کلید کامپیوتر‌های کوانتومی جدید مبتنی بر نور باشد که می‌توانند اسرار علمی دیرینه را حل کنند. این تحقیق که با همکاری دانشمندان دانشگاه هاروارد در ایالات متحده، دانشگاه مک‌کواری استرالیا و دانشگاه آرهوس در دانمارک انجام شد و در Nature Materials منتشر شد، از یک سنگ قیمتی اکسید مس (Cu۲O) طبیعی استخراج شده از نامیبیا برای تولید پلاریتون‌های رایدبرگ (ذرات ترکیبی نور و ماده) استفاده کرد.

پلاریتون‌های رایدبرگ به طور مداوم از نور به ماده تغییر می‌کنند و دوباره برمی گردند. در پلاریتون‌های رایدبرگ، نور و ماده مانند دو روی یک سکه هستند و روی ماده چیزی است که باعث می‌شود پلاریتون‌ها 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 بیت‌های کوانتومی ذخیره می‌شود، فراهم می‌کند. این بیت‌های کوانتومی، بر خلاف بیت‌های باینری در رایانه‌های کلاسیک که فقط می‌توانند ۰ یا ۱ باشند، می‌توانند هر مقداری بین ۰ و ۱ 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 ساخت کود‌های ارزان‌تر برای حل بالقوه معضل گرسنگی جهانی، یا اینکه چگونه با استفاده از پروتئین‌ها می‌توان دارو‌های موثرتری تولید کرد، بخشی از پیچیدگی‌هایی است که این شبیه ساز‌ها می‌توانند حل کنند. سرپرست پروژه دکتر حمید اوحدی، از دانشکده فیزیک و نجوم دانشگاه سنت اندروز، گفت: «ساخت شبیه ساز کوانتومی با نور، جام مقدس علم است. ما با ایجاد پلاریتون‌های رایدبرگ و عنصر کلیدی آن، جهشی بزرگ به این سمت برداشته‌ایم.»

برای ایجاد پلاریتون‌های رایدبرگ، 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 صفحه‌ای به ضخامت ۳۰ میکرومتر (نازک‌تر از یک رشته موی انسان) پرداخت و بین دو آینه قرار گرفت تا پلاریتون‌های رایدبرگ ۱۰۰ برابر بزرگتر از آنچه قبلاً نشان داده شده بود، ساخته شود. یکی از نویسندگان برجسته این مطالعه، دکتر سای کیران راجندران، از دانشکده فیزیک و نجوم در دانشگاه سنت اندروز، گفت: «خرید این سنگ در وبسایت eBay آسان بود. اما چالش بزرگ این بود که پلاریتون‌های رایدبرگ را بسازیم که در طیف رنگی بسیار باریکی وجود داشته باشند.» این تیم در حال حاضر به منظور بررسی امکان ساخت مدار‌های کوانتومی، که جزء بعدی شبیه ساز‌های کوانتومی هستند، تحقیقات بیشتری را در پیش گرفته است.

منبع: scitechdaily

ترجمه: مصطفی جرفی-فرارو