تکنیک جدید ثبت شده توسط محققان، می‌تواند الگوهای مقیاس بزرگ از اتم‌های شمارش شده ایجاد کند، که کنترل می‌شوند وحالت‌های کوانتومی آنها قابل دستکاری، جفت شدن و خواندن هستند
تیمی به رهبری دانشگاه ملبورن تکنیکی را برای جاسازی اتم های منفرد در ویفر سیلیکونی یک به یک به کمال رسانده است. فناوری آنها پتانسیل ساخت رایانه‌های کوانتومی را با استفاده از همان روش‌هایی ارائه می‌کند، که دستگاه‌های معمولی ارزان و قابل اعتماد حاوی میلیاردها ترانزیستور را به ما داده است.
پروفسور دیوید جیمیسون از دانشگاه می گوید: «ما می توانستیم صدای کلیک الکترونیکی را بشنویم که هر اتم به یکی از 10000 سایت دستگاه نمونه اولیه ما می رسد. چشم انداز ما استفاده از این تکنیک برای ساختن یک دستگاه کوانتومی بسیار بزرگ است.»
موسسه مهندسی سطح لایبنیتس (IOM)، و میکروسکوپ و میکروآنالی RMIT میگوید: «ما بر این باوریم که در نهایت می‌توانیم با استفاده از روش خود و بهره‌گیری از تکنیک‌های تولیدی که به وسیله صنعت نیمه‌رسانا به کمال رسانده است، ماشین‌هایی در مقیاس بزرگ بر اساس بیت‌های کوانتومی تک اتمی بسازیم.»
تا به حال، کاشت اتم‌ها در سیلیکون یک فرآیند تصادفی بوده است، که در آن تراشه‌های سیلیکونی با فسفر بارانی می‌شوند که به صورت تصادفی مانند قطرات باران روی پنجره کاشته می‌شوند.
یون‌های فسفر با شمارش دقیق هر یک، در بستر سیلیکونی قرار دارد و اینگونه یک تراشه کیوبیت ایجاد می شود، که سپس می‌توان از آن در آزمایش‌های آزمایشگاهی برای آزمایش طرح‌های دستگاه‌های مقیاس بزرگ استفاده کرد.
پروفسور آندریا مورلو، نویسنده مشترک این مقاله، می گوید: «این به ما امکان می دهد عملیات منطق کوانتومی را بین آرایه های بزرگی از اتم های منفرد مهندسی کنیم، و عملیات بسیار دقیق را در کل پردازنده حفظ کنیم. به جای کاشت اتم‌های زیادی در مکان‌های تصادفی و انتخاب اتم‌هایی که بهترین عملکرد را دارند، اکنون در یک آرایه منظم، مشابه ترانزیستورهای موجود در تراشه‌های کامپیوتری نیمه‌رسانای معمولی قرار می‌گیرند.»
دکتر الکساندر (ملوین) جاکوب، نویسنده اول مقاله، همچنین از دانشگاه ملبورن می گوید:
«ما از فناوری پیشرفته توسعه یافته برای آشکارسازهای حساس اشعه ایکس و یک میکروسکوپ نیروی اتمی ویژه که در اصل برای مأموریت فضایی روز ساخته شده بود، به همراه یک مدل کامپیوتری جامع برای مسیر یون‌های کاشته‌شده در سیلیکون، که در آلمان توسعه یافته بود، استفاده کردیم.»
این تکنیک جدید می‌تواند الگوهای مقیاس بزرگی از اتم‌های شمارش شده ایجاد کند که کنترل می‌شوند تا حالت‌های کوانتومی آنها قابل دستکاری، جفت شدن و خواندن باشد.
تکنیک توسعه یافته توسط پروفسور جیمیسون و همکارانش از دقت میکروسکوپ نیروی اتمی بهره می‌برد که دارای یک کنسول تیز است و به آرامی سطح یک تراشه را با دقت موقعیت‌یابی فقط نیم نانومتر، تقریباً برابر با تراشه، لمس می‌کند. ( به نوعی فاصله بین اتم ها در کریستال سیلیکون می باشد.)
این تیم یک سوراخ کوچک در این کنسول ایجاد کرد، به طوری که وقتی اتم‌های فسفر در آن غوطه ور میشدند، گاهی اوقات از سوراخ فرو می‌رفت و در بستر سیلیکونی فرو می‌رفت.
با این حال، نکته کلیدی این بود که دقیقاً بدانید یک اتم – و نه بیشتر از یک – در زیرلایه جاسازی شده است. سپس کنسول می‌تواند به موقعیت دقیق بعدی آرایه حرکت کند.
این تیم کشف کردند که انرژی جنبشی اتم هنگام شخم زدن به کریستال سیلیکون و اتلاف انرژی آن توسط اصطکاک می تواند برای ایجاد یک کلیک الکترونیکی کوچک مورد استفاده قرار گیرد. به این ترتیب آنها می دانند که یک اتم در سیلیکون جاسازی شده است و می توانند به موقعیت دقیق بعدی بروند.
پروفسور جیمیسون میگوید:« برخورد یک اتم با تکه‌ای سیلیکون، یک کلیک بسیار ضعیف ایجاد می‌کند، اما ما الکترونیک بسیار حساسی را اختراع کرده‌ایم که برای تشخیص کلیک استفاده می‌شود،این الکترونیک بسیار تقویت شده با سیگنالی بلند است که قابل اطمینان می باشد. این اختراع به ما این امکان را می‌دهد که از روش خود بسیار مطمئن باشیم.
او میگوید: «با شرکای مرکزمان، ما قبلاً نتایج شگفت‌انگیزی بر روی کیوبیت‌های تک اتمی ساخته‌شده با این تکنیک ایجاد کرده‌ایم، اما کشف جدید کار ما را بر روی دستگاه‌های مقیاس بزرگ تسریع می بخشد».
های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید