در یک پیشرفت مهم برای تحقیق در مکانیک کوانتومی، دانشمندان دانشگاه دورهام در بریتانیا اولین دوپلاک کوانتومی مولکول‌ها را به دست آورده‌اند. این تیم از تله‌های نوری با کنترل دقیق یا «انگشت‌های نوری جادویی» برای ایجاد محیط‌هایی استفاده کرد که از دوپلاک طولانی مدت حمایت می‌کند، همانطور که در یک بیانیه مطبوعاتی ذکر شد.
دوپلاک کوانتومی یک پدیده مهم است که در آن دو ذره به طور مستقل از فاصله به هم متصل هستند. در چنین شرایطی، وضعیت یکی از ذرات روی دیگری تأثیر می‌گذارد و به ازای توسعه روش‌های محاسباتی آینده‌گرا مورد کاوش قرار می‌گیرد. این پدیده کاربردهای مختلفی دارد که از حس‌گرهای کوانتومی تا محاسبات را شامل می‌شود.
مهندسی جالب قبلاً گزارش داده است که دوپلاک کوانتومی می‌تواند اطلاعات را بین دو یا چند گره منتقل کند و ارتباطات با سرعت بسیار بالا برقرار کند.
علاوه بر این، دوپلاک را می‌توان از طریق شبکه‌های کابل فیبر نوری موجود نیز به دست آورد، که امکان استفاده در دنیای واقعی از شبکه‌های کوانتومی بدون نیاز به ساخت زیرساخت‌های گسترده را می‌دهد.
اولین دوپلاک مولکول‌ها
اگرچه دوپلاک کوانتومی بین اتم‌ها بارها نشان داده شده است، یک تیم تحقیقاتی به رهبری سایمون کورنیش در دانشگاه دورهام با نشان دادن آن با مولکول‌ها، به نقطه مهمی دست یافته‌اند.
از آنجا که مولکول‌ها ساختارها و خواص اضافی مانند ارتعاش و چرخش دارند، دانشمندان معتقدند می‌توانند از آنها در کاربردهای کوانتومی استفاده کنند.
کورنیش در بیانیه مطبوعاتی توضیح داد: «دوپلاک کوانتومی بسیار شکننده است، اما ما می‌توانیم دو مولکول را با استفاده از تعامل‌های فوق‌العاده ضعیف به دوپلاک برسانیم و سپس از دست دادن دوپلاک را به مدت نزدیک به یک ثانیه جلوگیری کنیم.»
با این حال، برای دستیابی به این هدف، تیم تحقیقاتی باید یک محیط ثابت ایجاد کند که از تداوم مولکول‌ها در دوره‌های طولانی‌مدت حمایت کند.
انگشت‌های نوری
تیم از نور لیزر به طور دقیق تنظیم شده برای کنترل مولکول‌ها با دقت بالا استفاده کرد. این باعث ایجاد دوپلاک بسیار بالا با دقت بیش از ۹۲ درصد شد، حتی وقتی خطاها محاسبه شد.
کورنیش در بیانیه مطبوعاتی افزود: «نتایج نشان‌دهنده کنترلی فوق‌العاده دقیق است که ما بر تک‌تک مولکول‌ها داریم.» ثبات برای کاربردهایی که شامل دوره‌های بلند محاسبه و ذخیره‌سازی اطلاعات کوانتومی هستند، مهم است.
دانشگاه دانیل روتلی، محقق پسادکتری در این پروژه گفت: «کار ما پتانسیل باور نکردنی مولکول‌ها را به عنوان بلوک‌های سازنده برای فناوری‌های کوانتومی نسل بعدی نشان می‌دهد.»
دوپلاک مولکولی بلندمدت می‌تواند برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی یا حس‌گرهای کوانتومی دقیق و درک طبیعت کوانتومی مواد پیچیده مورد استفاده قرار گیرد.
دور انداختن دوپلاک برای اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر در حس‌گرهای کوانتومی، شبیه‌سازی مواد کوانتومی پیچیده و توسعه اشکال جدید محاسبه کوانتومی نیز می‌تواند بهره‌برداری شود.
این تحقیق همچنین می‌تواند به توسعه حافظه‌های کوانتومی کمک کند. بسیار شبیه دستگاه‌های ذخیره‌سازی داده بایتی، این سیستم‌ها می‌توانند اطلاعات کوانتومی را برای مدت زمان طولانی‌تری ذخیره کنند و شبکه‌های کوانتومی را بهبود بخشند.
این تحقیق یک گام مهم در پیشبرد سیستم‌های محاسبه کوانتومی است. در حالی که بسیاری از کارها در این حوزه بر دستیابی به محاسبات با تعداد بیشتر بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها و اصلاح خطا متمرکز بوده، ما نیز باید به جستجوی عمیق‌تری در پدیده‌های کوانتومی مانند دوپلاک کوانتومی بپردازیم تا پیشرفت‌های بزرگی در فناوری انجام دهیم.
یافته‌های تحقیق در مجله طبیعت منتشر شده است.
-
-
-
-
