طبل گرافینی می تواند اطلاعات کوانتومی را ذخیره کند!

طبل گرافینی می تواند اطلاعات کوانتومی را ذخیره کند!

به گفته ی محققان مرکز Kavli Institute of Nanoscience از دانشگاه  Delft University of Technology(هلند) قطعاتی که با استفاده از تشدید گرافین تولید می شوند (طبل) قابلیت استفاده به عنوان تقویت کننده های ریزموج و تراشه های حافظه برای رایانه های کوانتومی را دارند. این محققان اولین کسانی بودند که جفت شدگی اپتو-مکانیکی بین یک تشدیدگر مکانیکی و یک کاواک ابررسانای ریزموج را نشان دادند.

 

گرافین صفحه ای از جنس کربن است که فقط به اندازه ی یک اتم ضخامت دارد.  Gary Steele و همکارانش طبل گرافینی خود را با قراردادن یک صفحه ی چندلایه ای از گرافین در یک حفره به قطر 4 میکرومتر در یک تراشه ی سیلیکونی ساختند. این طبل گرافینی در مجاورت یک کاواک ابررسانای ریزموج قرار گرفته است. این کاواک با جای گذاری یک آلیاژ فلزی در تراشه ایجاد شده است و فوتون های ریزموج توانایی حرکت بین دو ساختار تراشه را دارند.

تغیرات کوچک در وضعیت

طبل گرافینی مانند آینه ای رفتار می کند که فوتون های ریزموج تابیده به خود را بازتاب می کند. با اندازه گیری تداخل فوتون های بازتابیده محققان قادر به تشخیص تغییرات کوچک صفحه ی گرافینی هستند. در واقع تغییر مکان صفحه به اندازه ی 17 فمتومتر(از مرتبه ی 15-10 متر)  که به اندازه ی یک ده هزارم قطر یک اتم است قابل اندازه گیری است.

به گفته ی Vibhor Singh،عضو تیم، تابش میکروموج نه تنها می تواند به ما در تشخیص مکان طبل مرتعش گرافینی کمک کند، بلکه نشان دهنده ی وجود یک نیرو است. این نیرو ناشی از تکانه ی همراه با فوتون ها است. اگر نور یک چراغ قوه را به یک تکه کاغذ بتابانیم اصولا نور نیرویی به کاغذ وارد می کند و آن را از منبع نور دور می کند. با این حال چون فشار نیروی تابش بسیار کوچک است نمی توان آن را اندازه گیری کرد (نمی توان اجسام را با تاباندن نور لیزر به آن ها جا به جا کرد). اما به خاطر وزن کم گرافین و توانایی ما در اندازه گیری حرکت های کوچک آن، می توانیم گرافین را با ریتم و ضربه های نور میکروموج به حرکت (رقص با آهنگ) درآوریم.

 

تقویت سیگنال های ریزموج

Vibhor Singh با اشاره به این که جفت شدگی اپتو-مکانیکی به طور قطع توسط این تیم ایجاد شده است گفت نتایج این رویداد مهم و بزرگ خواهد بود. این قطعات قابلیت تقویت سیگنال های ریزموج و حتی ذخیره ی فوتون های ریزموج به مدت 10 میلی ثانیه را خواهد داشت. این قابلیت ذخیره بدین معنی است که طبل های گرافینی می توانند به عنوان ابزار های حافظه برای اطلاعات کوانتومی در رایانه های کوانتومی مورد استفاده قرار بگیرند.

به گفته ی Steele یکی از اهداف بلند مدت این طرح استفاده از طبل گرافینی برای مطالعه و بررسی حرکات کوانتومی است. اگر به یک طبل کلاسیکی ضربه ای وارد شود شروع به نوسان در جهت بالا و پایین می کند. این حرکات بالا و پایین را می توان به عنوان حالات 0 و 1 در یک تراشه رایانه ای تعبیر کرد. در یک طبل کوانتومی نه تنها می توان حرکات را به سمت بالا و سپس به سمت پایین ایجاد کرد بلکه با ایجاد یک حالت برهم نهشی (superposition) می توان در یک لحظه حرکت را هم به سمت بالا و هم به سمت پایین ایجاد کرد.

وی افزود آن دسته از طبل های کوانتومی که در یک لحظه فقط به سمت بالا یا پایین اند می توانند اطلاعات کوانتومی را به همان طریق رایانه های عادی امروزی در تراشه های RAM ذخیره کنند.

 

نویسنده خبر : مصطفی جان نثاری         

منبع :  Physicsworld.com - Graphene drum could store quantum information

 

منوی اصلی

News | by Dr. Radut