خلاصه خبر:
دانشمندان TU Delft با نشان دادن توانایی ذخیره اطلاعات کوانتومی در هسته یک اتم، پیشرفت قابل توجهی در محاسبات کوانتومی داشته اند. این پیشرفت از محیط محافظت شده هسته برای محافظت از داده های کوانتومی ظریف در برابر تداخل خارجی استفاده می کند و آن را برای محاسبات فوق امن ایده آل می کند.محققان از یک اتم تیتانیوم (Ti-47) استفاده کردند و با موفقیت اطلاعات کوانتومی را در هسته آن ذخیره کردند. این تیم با دستکاری اسپین هسته با یک پالس ولتاژ به این امر دست یافتند و آنها را قادر ساخت تا اطلاعات را از طریق یک میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) بخوانند. این کشف یک راه حل امیدوارکننده برای ذخیره سازی و پردازش اطلاعات کوانتومی قوی و ایمن ارائه می دهد که راه را برای سیستم های کوانتومی کارآمدتر هموار می کند.
توضیحات تکمیلی:
در پژوهشی پیشگامانه، دانشمندان دانشگاه فناوری دلفت (TU Delft) نشان داده‌اند که اطلاعات کوانتومی را می‌توان درون هسته اتم ذخیره کرد که می‌تواند راه را برای محاسبات کوانتومی فوق‌العاده امن هموار کند. اطلاعات کوانتومی که به صورت کیوبیت ذخیره می‌شود، به اختلالات خارجی حساس است. اما این تیم دریافت که با قرار دادن این داده‌ها درون هسته، که محیطی بسیار ایزوله‌تر از ابر الکترونی است، محافظت قابل‌توجهی ایجاد می‌شود. با استفاده از اتم تیتانیوم (Ti-47)، محققان پتانسیل "اسپین" هسته، یک ویژگی مغناطیسی، را به عنوان یک محیط ذخیره‌سازی امن بررسی کردند.
چالش در خواندن و دستکاری اطلاعات کوانتومی ذخیره شده در یک هسته به دلیل برهمکنش ضعیف آن با الکترون های در حال گردش است برای غلبه بر این مشکل، پژوهشگران با استفاده از پالس ولتاژ، اسپین الکترون و هسته را به‌صورت همزمان به نوسان درآوردند و توانستند وضعیت اسپین هسته را با میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) بخوانند. تعامل هایپرفاین، یعنی ارتباط ظریف بین الکترون و هسته، از طریق این فرایند کنترل شد و نوسانات همگام و پایدار را نشان داد که به حفظ داده‌های کوانتومی کمک کرد.
این آزمایش نشان داد که اسپین هسته می‌تواند اطلاعات را به‌طور مؤثری از اختلالات محیطی محافظت کند و آن را به عنوان یک گزینه مناسب برای سیستم‌های کوانتومی آینده مطرح سازد. موفقیت در مشاهده دینامیک‌های در مقیاس نانوثانیه، گامی بزرگ در فناوری کوانتومی به شمار می‌آید و راه را برای ذخیره‌سازی و پردازش اطلاعات کوانتومی امن‌تر و کارآمدتر باز می‌کند.
منبع
https://interestingengineering.com/science/wobble-nucleus-of-atom-quantum-data?utm_source=twitter&utm_medium=article_post
https://www.nature.com/articles/s41467-024-52270-0
