بشر در اغاز فناوری آینده؛ دانشمندان اولین کیوبیت‌های پایدار را در دمای اتاق تشکیل کردند

گرما دشمن عدم قطعیت کوانتومی است و برای گسترش فناوری پیشرفته کوانتومی از تجهیزات خنک‌کننده حجیم و گران‌قیمتی منفعت گیری می‌بشود تا به کلمه ذرات «منسجم» بمانند. اکنون فیزیکدانان ژاپنی در روشی توانستند انسجام اسپین‌های الکترون را برای ۱۰۰ نانوثانیه نزدیک به دمای اتاق نگه داری کنند. اگرچه این زمان لحظه‌ای زودگذر به نظر می‌رسد، اما دستاورد بزرگی برای تشکیل کیوبیت‌های متعدد در دمای اتاق محسوب می‌بشود.

برخلاف آنچه در زندگی هرروزه مشهود است و در آن کیفیت‌هایی همانند رنگ، موقعیت، شدت و چرخش را ادراک می‌کنیم؛ در دنیای کوانتومی اشیاء ارامش کمتری دارند و به راحتی قابل توصیف نیستند. مگر این که ویژگی‌های آن‌ها با یک نگاه سریع در جای خود ثابت بشود. با دقت به این ماهیت گریزپذیر کوانتوم‌ها، انسجام آن‌ها برای محاسابات کوانتومی مهم است.

بر پایه مقاله منتشرشده در Science Advances، دانشمندان دانشگاه کیوشو ژاپن برای دستیابی به این انسجام از یک کروموفور، نوعی مولکول رنگ جاذب نور، یک چارچوب فلزی آلی (MOF) و یک ماده کریستالی نانومتخلخل متشکل از یون‌های فلزی و لیگاندهای آلی منفعت بردند.

محققان می‌گویند که این اولین انسجام پنج‌تایی درهم‌تنیده کوانتومی در دمای اتاق است. اگرچه این انسجام اکنون در نانوثانیه مشاهده می‌بشود، یافته‌های این پژوهش پایه و مبنا محاسبات کوانتومی آینده را رقم خواهد زد.

تشکیل کیوبیت‌ها در دمای اتاق

انسجام کوانتومی برای محاسبات و فناوری‌های کوانتومی زیاد مهم است. اما در دمای اتاق این ذرات گریزان می باشند. دانشمندان در این پژوهش، کروموفور را در MOF جاسازی کردند و یک محیط بی همتا برای انسجام کوانتومی تشکیل کردند.

کروموفورهای متراکم، انباشته‌شده و با زاویه چرخشی محدود در ساختار MOF به محققان این امکان را می‌دهد که به انسجام کوانتومی دمای اتاق دست یابند که قبلاً هیچ زمان مشاهده نشده می بود.

طی این پژوهش الکترون‌ها با پالس‌های مایکروویو توانستند انسجام کوانتومی را برای نزدیک به ۱۰۰ نانوثانیه نگه داری کنند. محققان پیش‌بینی می‌کنند که این پیروزی می‌تواند به ساخت کیوبیت‌های پایدار منتهی بشود.

محاسبات کوانتومی، که به‌گفتن پیشرفت بزرگ فناوری بعدی از آن یاد می‌بشود، به لطف این تحقیق یک قدم به حقیقت نزدیک‌تر شده است. محاسبات کوانتومی، با منفعت گیری از خواص کوانتومی کیوبیت‌ها، وضوح و حساسیت بالاتری را فراهم می‌کند که نشان‌دهنده گذر از پارادایم تکنیک‌های سنتی است.