استفاده از پلاسمون گرافن در محاسبات کوانتومی

تاریخ : ۱۹ اردیبهشت ۱۳۹۸

تعداد بازدید : ۲۴۲

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

محققان اتریشی و اسپانیایی نشان دادند که با استفاده پلاسمون‌های موجود روی نانوروبان‌های گرافنی می‌توان محاسبات کوانتومی انجام داد. این پلاسمون‌ها در دمای اتاق نیز کار می‌کنند.

پژوهشگران دانشگاه وین با همکاری محققانی از موسسه علوم فتونیک بارسلونا نشان دادند که می‌توان از گرافن در ساخت کامپیوتر کوانتومی استفاده کرد.

نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای با عنوان Quantum computing with graphene plasmons در نشریه Quantum Information به چاپ رسیده است.

فوتون‌ها با محیط برهمکنش دارند که این کار موجب می‌شود تا بتوان از آنها برای ذخیره‌سازی یا انتقال اطلاعات کوانتومی استفاده کرد. همین ویژگی موجب می‌شود که دستکاری اطلاعات کدگذاری شده در فوتون دشوار باشد. به‌منظور ساخت کامپیوتر کوانتومی، لازم است که دروازه منطقی کوانتومی ساخته شود و میلیون‌ها دروازه در کنار هم تشکیل کامپیوتر کوانتومی دهند. برای چنین کاری، یک راه این است که در جایی که دو فوتون در ماده با هم برهم‌کنش دارند از مواد غیرخطی استفاده کرد. متاسفانه مواد غیرخطی استاندارد کارایی پایینی برای استفاده در دروازه منطقی دارند.

طی سال‌های اخیر استفاده از پلاسمون موجب بهبود برهم‌کنش‌های غیرخطی شده است. در یک پلاسمون، نور به الکترون در سطح ماده برخورد می‌کند. این الکترون سپس به فوتون کمک می‌کند تا برهمکنش قوی‌تری را تجربه کند. با این حال، پلاسمون‌ها در مواد استاندارد دچار زوال می‌شوند پیش از این که اثر کوانتومی ایجاد شود.

در این پروژه محققان پلاسمون را در گرافن ایجاد کردند، به دلیل پیکربندی ویژه الکترون‌ها در گرافن، برهم‌کنش غیرخطی بسیار شدید رخ داده و زمان آن طولانی است.

دانشمندان نشان دادند که در این دروازه منطقی کوانتومی گرافنی، اگر یک پلاسمون در نانوروبان خارج شده از گرافن ایجاد شود، دو پلاسمون موجود در دو نانوروبان مختلف از طریق میدان‌های الکتریکی با هم برهم‌کنش می‌دهند.

ایراتی آلونسو از محققان این پروژه می‌گوید: « ما نشان دادیم که برهم‌کنش شدید غیرخطی در گرافن وجود داد که با این کار می‌تواند مانع از جهش پلاسمون‌های موجود در یک روبان شود.»

این گروه تحقیقاتی به صورت آزمایشگاهی به بررسی این موضوع پرداختند و در نهایت این فناوری را به صورت عملی نیز ثابت کردند. از آنجایی که این دروازه بسیار کوچک است، بنابراین در دمای اتاق نیز کار می‌کند.

 

منبع : https://www.sciencedaily.com/releases/2019/05/190506111446.htm

نظر شما