مغناطيس النانو في قفل

الجزيئات اللبنات الأساسية لأجهزة الكمبيوتر الكم؟

هيكل الجزيء المستخدم في دوران ذرات الحديد الأربعة. يتسبب نبض الموجات الدقيقة في إمالة الزوايا بواسطة زوايا معينة. © 1. معهد الفيزياء ، جامعة شتوتغارت
قراءة بصوت عال

تعتبر الحواسب الكمومية حاسبات المستقبل. يعمل الباحثون حول العالم بشكل مكثف على تحقيق هذه الأجهزة. يستخدم النهج الواعد المغناطيسية النانوية الجزيئية كأصغر لبنات بناء. لأول مرة ، نجح العلماء في شتوتغارت في إظهار أن الجزيئات ذات الدوران الكبير - وهو نوع من الجيروسكوب - تعمل في قفل للكسور في الثانية. هذه الخاصية ، والمعروفة باسم التماسك الكمومي ، يمكن أن تكون إشارة انطلاق لتحقيق بسرعة الكمبيوتر الكم ، وفقا للباحثين في مجلة Physical Review Letters.

ثورة نظرية الكم في الفيزياء قبل مائة عام. الآن من المفترض أن تشق طريقها إلى أجهزة الكمبيوتر الخاصة بنا. تمتد إمكانياتها إلى ما هو أبعد من الفيزياء الكلاسيكية وأدت إلى تطوير أساليب حسابية جديدة. باستخدام هذه الخوارزميات ، من الممكن معالجة مشكلات محددة غير قابلة للحل مع أجهزة الكمبيوتر التقليدية.

واحدة من أكبر التحديات في بناء جهاز كمبيوتر الكم هي المواد التي صنعت منها البتات. لأن الحالات الميكانيكية الكم التي يتم استخدامها أثناء العملية الحسابية يجب أن تكون مستقرة لفترة كافية. وإلا ، سيتم فقد المعلومات قبل اكتمال الحساب - مثل قطعة من الورق مصنوعة من مكعبات ثلج تذوب تحت أصابعك. يمكن تحقيق مثل هذه الحالات المستقرة ، على سبيل المثال ، بمساعدة الإلكترونات ، لأن هذه الجسيمات الصغيرة لها خاصية ميكانيكية كمومية للدوران.

تتفاعل الإلكترونات

ومع ذلك ، لا يمكن أن يتكون الكمبيوتر الحقيقي من إلكترونات واحدة. من ناحية أخرى ، في المواد الحقيقية من الصعب جدا ملاحظة الخصائص الكمومية.

المواد المستخدمة من قبل الباحثين من معهد الفيزياء في جامعة شتوتغارت هي ما يسمى المغناطيس جزيء واحد. الشيء الفريد حول هذه الجزيئات المعقدة ولكن الصغيرة والمتكررة هو أن كل جزيء يمتلك بالفعل خصائص مغناطيسية. يستقبلها أيونات مغنطيسية تجلس في أماكن ثابتة بالجزيء. تتفاعل إلكترونات أيونات فردية مع بعضها البعض - مما يؤدي إلى حالة ذات دوران مستقر في درجات حرارة منخفضة. عرض

جزيء الرواية مع أربعة أيونات الحديد في الاستخدام

في تجاربهم ، استخدم الباحثون جزيءًا جديدًا يحتوي على أربعة أيونات حديدية. تدور ثابت أكبر بعشر مرات من أن الإلكترون ويمكن أن تشغل حالات مختلفة مع طاقات مختلفة. تم قصف الجزيئات بنبضات موجات قصيرة للغاية.

مثل طلقة بندقية في الجبال ، هناك صدى يمكنك من خلاله استنتاج كيفية تصرف الدورات في الوقت نفسه. أظهرت هذه التجارب أن الدوران في الجزيئات يعمل في خطوة قفل لكسور الثانية. هذه الخاصية ، التي يشار إليها باسم التماسك ، مماثلة لسلوك ضوء الليزر ، والذي يعطيها خصائصه الخاصة ، كما يقول العلماء.

استمع الباحثون إلى صدى الميكروويف

بالإضافة إلى ذلك ، يطبق الفيزيائيون أيضًا ما يسمى بتذبذبات رابي: باختصار ، تم تدوير دوران الجزيئات في وقت واحد بواسطة زوايا معينة. كان من الممكن القيام بعدة دورات كاملة ، والتي كان يعتقد في السابق أنها مستحيلة.

قبل أن يمكن بناء كمبيوتر كمومي حقيقي بالمغناطيس الجزيئي ، ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من الحبال. أولاً ، يتعين على العلماء ترتيب الجزيئات على السطح. ثم يجب معالجتها بشكل فردي وبرمجتها وقراءتها. من حيث المبدأ ، هذا ممكن ، ولكن حتى الآن ، هناك حاجة إلى عدد كبير من الجزيئات لتكون قادرة على التعامل مع أصداء الميكروويف.

(idw - جامعة شتوتغارت ، 13.10.2008 - DLO)