Κβαντικός υπολογισμός
Νέα Ανακαλυφθείσα Μαγνητική Συμπεριφορά Μπορεί να Οδηγήσει σε Επόμενης Γενιάς Κουαντικών Συσκευών
Προσθέστε το Unite.AI στις προτιμώμενες πηγές σας στο Google
Επιστήμονες από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE) στο Εργαστήριο Argonne ανακάλυψαν μαγνητική συμπεριφορά που μπορεί να οδηγήσει σε νέες κβαντικές συσκευές. Η ομάδα πέτυχε κβαντική σύζευξη μεταξύ δύο μακρινών μαγνητικών συσκευών, οι οποίες μπορούν να φιλοξενήσουν ένα συγκεκριμένο είδος μαγνητικών διεγέρσεων που ονομάζονται μαγνόνια, τα οποία συμβαίνουν όταν ένας ηλεκτρικός ρεύματος δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο. Με τη σύζευξη αυτών των μαγνητικών συσκευών, τα μαγνόνια μπορούν να ανταλλάσσουν ενέργεια και πληροφορίες, οι οποίες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία νέων κβαντικών συσκευών.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters.
Προώθηση του Μαγνητισμού και των Κουαντικών Συσκευών
Η νέα ανάπτυξη προωθεί το πεδίο του μαγνητισμού, το οποίο έχει sido η κινητήρια δύναμη πίσω από πολλές σημαντικές ανακαλύψεις, όπως αυτές που αφορούν τις μηχανές MRI και την αποθήκευση σκληρών δίσκων υπολογιστών.
Ο Valentine Novosad είναι ανώτερος επιστήμονας στο Argonne και συγγραφέας της μελέτης.
«Η απομακρυσμένη σύζευξη των μαγνοﾆων είναι το πρώτο βήμα, ή σχεδόν προαπαιτούμενο, για την εκτέλεση κβαντικής εργασίας με μαγνητικά συστήματα», είπε ο Novosad. «Δείχνουμε την ικανότητα των μαγνοﾆων να επικοινωνούν άμεσα μεταξύ τους σε απόσταση.»
Αυτή η άμεση επικοινωνία μπορεί να diễnθεί χωρίς να απαιτείται η αποστολή ενός μηνύματος μεταξύ μαγνοﾆων που περιορίζεται από την ταχύτητα του φωτός.
Οι ερευνητές χτίσανε πάνω σε μια μελέτη του 2019, όπου ανέπτυξαν ένα σύστημα που θα επέτρεπε τις μαγνητικές διεγέρσεις να μιλήσουν μεταξύ τους σε απόσταση σε ένα siêu αγώγιμο κύκλωμα, το οποίο θα μπορούσε να επιτρέψει τα μαγνόνια να αποτελέσουν τη βάση ενός είδους κβαντικού υπολογιστή. Ωστόσο, ένας τέτοιος βιώσιμος κβαντικός υπολογιστής θα απαιτούσε τις σωματίδια να είναι συνδεδεμένα και να παραμείνουν συνδεδεμένα για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Επίτευξη Ισχυρής Σύζευξης
Η ομάδα έθεσε ως στόχο να επιτύχει αυτή τη ισχυρή σύζευξη κατασκευάζοντας ένα siêu αγώγιμο κύκλωμα. Χρησιμοποίησαν δύο μικρές σφαίρες μαγνησίου σιδήρου (YIG) που ενσωματώθηκαν στο κύκλωμα. Το υλικό υποστηρίζει μαγνητικές διεγέρσεις και οδηγεί σε αποτελεσματική και χαμηλής απώλειας σύζευξη για τις μαγνητικές σφαίρες.
Οι ερευνητές πέτυχαν ισχυρή σύζευξη μεταξύ των δύο σφαιρών, ακόμη και σε απόσταση ενός εκατοστού, μαγνητικά συνδέοντας τις δύο σφαίρες με ένα κοινό siêu αγώγιμο αντηχείο στο κύκλωμα.
Ο Yi Li είναι επιστήμονας υλικών στο Argonne και ο συγγραφέας της μελέτης.
«Αυτή είναι μια σημαντική επίτευξη», είπε ο Li. «Παρόμοιες επιδράσεις μπορούν επίσης να παρατηρηθούν μεταξύ μαγνοﾆων και siêu αγωγικών αντηχείων, αλλά αυτή τη φορά το κατορθώσαμε μεταξύ δύο μαγνητικών αντηχείων χωρίς άμεση αλληλεπίδραση. Η σύζευξη προέρχεται από την έμμεση αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο σφαιρών και του κοινού siêu αγωγικού αντηχείου.»
Μια από τις σημαντικές αναπτύξεις της νέας μελέτης, σε σύγκριση με αυτή του 2019, είναι ότι υπήρχε μεγαλύτερη συνάφεια των μαγνοﾆων στο μαγνητικό αντήχη.
«Εάν μιλήσετε σε μια σπηλιά, μπορείτε να ακούσετε ένα ηχώ», είπε ο Novosad. «Οσο μεγαλύτερη είναι η διάρκεια του ηχού, τόσο μεγαλύτερη είναι η συνάφεια.»
«Πριν, είχαμε σίγουρα δει μια σχέση μεταξύ μαγνοﾆων και ενός siêu αγωγικού αντηχείου, αλλά σε αυτή τη μελέτη οι χρόνοι συνάφειας είναι πολύ μεγαλύτεροι λόγω της χρήσης των σφαιρών, γι’ αυτό μπορούμε να δούμε ενδείξεις για μαγνόνια που μιλήσουν μεταξύ τους», συνέχισε ο Li.
Ο Li λέει ότι η μελέτη θα μπορούσε να οδηγήσει σε ελαττωμένες κβαντικές συσκευές λόγω του ότι οι μαγνητικές σπιν είναι इतनό ισχυρά συγκεντρωμένες στη συσκευή.
«Είναι πιθανό ότι μικρά μαγνήτες θα κρατήσουν το μυστικό για νέους κβαντικούς υπολογιστές», ολοκλήρωσε ο Li.
