کشف ماده‌ای که دنیای محاسبات کوانتومی را متحول می‌کند
به گزارش خبرگزاری آنا، پژوهشگران دانشگاه‌های رگنسبورگ و میشیگان کشف کرده‌اند که ماده‌ای موسوم به کرومیم سولفید برومید (Chromium Sulfide Bromide) می‌تواند از طریق تغییرات مغناطیسی، قابلیت‌های تازه‌ای در پردازش اطلاعات کوانتومی ایجاد کند. این ویژگی جدید می‌تواند به پیشرفت‌هایی در محاسبات کوانتومی و سنجش کوانتومی (Quantum Sensing) منجر شود.
کرومیم سولفید برومید از ساختار لایه‌ای بسیار نازکی تشکیل شده که در دما‌های پایین، خاصیت مغناطیسی ویژه‌ای پیدا می‌کند. در دما‌های کمتر از ۱۳۲ کلوین لایه‌های این ماده در یک ساختار ضدمغناطیسی (Antiferromagnetic) آرایش می‌یابند که باعث می‌شود حامل‌های اطلاعات کوانتومی موسوم به اگزی‌تون‌ها در یک خط واحد به دام بیفتند. این وضعیت موجب افزایش ماندگاری اطلاعات کوانتومی شده و احتمال تداخل اگزی‌تون‌ها را کاهش می‌دهد.
اگزی‌تون زمانی ایجاد می‌شود که یک الکترون از حالت پایه خود خارج شده و به سطح انرژی بالاتری می‌رود، درحالی‌که جای خالی آن به‌عنوان حفره باقی می‌ماند. ترکیب این دو، یک اگزی‌تون را تشکیل می‌دهد که می‌تواند برای پردازش و انتقال اطلاعات کوانتومی به‌کار رود. زمانی که این ماده در دمای پایین قرار دارد، خاصیت مغناطیسی آن باعث می‌شود اگزی‌تون‌ها در لایه‌های منفرد گیر افتاده و در یک بعد حرکت کنند. در مقابل در دما‌های بالاتر این خاصیت از بین می‌رود و اگزی‌تون‌ها قادرند در سه بعد حرکت کنند. این کشف نشان می‌دهد که از طریق کنترل میدان مغناطیسی، می‌توان رفتار اگزی‌تون‌ها را تنظیم کرد و برهم‌کنش آنها را بهبود بخشید.
روپرت هوبر (Rupert Huber) استاد فیزیک دانشگاه رگنسبورگ، می‌گوید: «نظم مغناطیسی می‌تواند به‌عنوان یک دسته‌ی تنظیمی جدید (Tuning Knob) برای شکل‌دهی به اگزی‌تون‌ها و تعاملات آنها عمل کند. این کشف می‌تواند تحولی اساسی در الکترونیک آینده و فناوری اطلاعات ایجاد کند.»
در سال‌های اخیر، مطالعات زیادی بر روی مواد دوبعدی و خواص مغناطیسی آنها انجام شده است. در سال ۲۰۲۳، پژوهشگران با استفاده از مدل‌سازی محاسباتی، تأثیر تغییرات مغناطیسی بر پایداری اگزی‌تون‌ها را بررسی کردند. همچنین در سال ۲۰۲۱، تیمی از دانشمندان نشان داد که کنترل دقیق میدان مغناطیسی می‌تواند به بهبود پردازش اطلاعات کوانتومی کمک کند. این مطالعه جدید، گام دیگری در جهت توسعه‌ی فناوری‌های نوین در حوزه‌ی کوانتوم است.
انتهای پیام/
