رایانه‌های کوانتومی محاسبات را با استفاده از حالت‌های متنوع تک اتم‌ها به روشی که رایانه‌های معمولی از بیت‌ها - ابتدایی‌ترین واحد اطلاعات دیجیتال - استفاده می‌کنند، انجام می‌دهند.
اما در حالی که یک بیت فقط به دو مقدار ممکن دارد - 1 یا 0، درست یا نادرست - یک بیت کوانتومی یا کیوبیت را می توان در برهم نهی 0 و 1 قرار داد. به عنوان "01 به علاوه 10"، که به نام حالت های درهم تنیده خطاب میشود.
افزودن کیوبیت‌های بیشتر تعداد فزاینده‌ای از حالت‌های درهم‌تنیده را ایجاد می‌کند که یک کد کامپیوتری قدرتمند را تشکیل می‌دهند که در رایانه‌های کلاسیک وجود ندارد. این تراکم نمایی اطلاعات چیزی است که به پردازنده های کوانتومی مزیت محاسباتی را می دهد.
مکانیک کوانتومی اساسی عجیب و غریب، پتانسیل زیادی برای ایجاد رایانه هایی دارد که قادر به حل مسائل محاسباتی خاصی هستند که دررایانه های معمولی به دلیل پیچیدگی آنها غیرممکن است.
کاربردهای عملی شامل روش های جدید بهینه سازی جدول زمانی و مالی، رمزنگاری نشکن و طراحی محاسباتی دارو، شاید حتی توسعه سریع واکسن های جدید باشد.
پروفسور جیمیسون می‌گوید: «اگر می‌خواهید ساختار مولکول کافئین را که یک مولکول بسیار مهم برای فیزیک است، محاسبه کنید، نمی‌توانید این کار را با یک کامپیوتر کلاسیک انجام دهید، زیرا الکترون‌های زیادی در آن وجود دارد.»
همه این الکترون ها از فیزیک کوانتومی و معادله شرودینگر پیروی می کنند. اما اگر بخواهید ساختار آن مولکول را محاسبه کنید، برهمکنش های الکترون-الکترون زیادی وجود دارد، حتی قدرتمندترین ابررایانه های جهان امروزی نیز نمی توانند این کار را انجام دهند.
یک کامپیوتر کوانتومی می تواند این کار را انجام دهد، البته شما به کیوبیت های زیادی نیاز دارید، زیرا باید خطاهای تصادفی را تصحیح کنید و یک کد کامپیوتری بسیار پیچیده را اجرا کنید.
تراشه‌های سیلیکونی حاوی آرایه‌هایی از اتم‌های منفرد ناخالص می‌توانند ماده انتخابی برای دستگاه‌های کلاسیک و کوانتومی باشند که از اسپین‌های تک اهداکننده بهره‌برداری می‌کنند. به عنوان مثال، اهداکنندگان گروه V کاشته شده در کریستال‌های Si خالص شده به صورت ایزوتوپی برای کامپیوترهای کوانتومی در مقیاس بزرگ جذاب هستند. ویژگی‌های مفید شامل طول عمر اسپین هسته‌ای و الکترونی طولانی P، انتقال ساعت فوق‌ریز در اسپین‌های هسته‌ای Bi یا Sb قابل کنترل الکتریکی است.
مدل فیزیک برای برهمکنش یون جامد، اطمینان بی‌سابقه‌ای برای تشخیص تک یونی با کران بالا 0.02 ± 99.85 درصد را برای ایمپلنت‌های نزدیک به سطح نشان می‌دهد. در نتیجه، عملکرد دوپینگ سیلیکونی کنترل شده عملی توسط عوامل مهندسی مواد از جمله اکسیدهای دروازه سطحی که توسط یون های شناسایی شده اند ممکن است متوقف و محدود شوند.
برای دستگاهی با اکسید گیت 6 نانومتری و ایمپلنت‌های 14 keV P+، حد بازده 98.1٪ نشان داده شده است. اکسیدهای دروازه نازکتر به این حد اجازه می دهد تا به کران بالایی همگرا شود. بنابراین کاشت تک یون قطعی می تواند یک استراتژی مهندسی مواد قابل دوام برای معماری های ناخالص مقیاس پذیر در دستگاه های سیلیکونی باشد.
های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید