Kvant kompüterləri ənənəvi kompüterlər üçün çətin, hətta qeyri-mümkün olan mürəkkəb hesablamaları və hesablamaları həll etməklə texnologiyada inqilab etmək potensialına malikdir. Ancaq əsas maneələrdən biri qeyri-sabitlikdir – kvant vəziyyətləri ətraf mühitdən gələn “səs-küy” tərəfindən asanlıqla pozula bilər və sistemlərdə səhvlərə səbəb ola bilər. Effektiv və etibarlı kvant kompüterlərinin və digər kvant texnologiyalarının yaradılmasında qeyri-sabitliyin aradan qaldırılması vacibdir.

Fizika və Astronomiya Departamentinin dosenti Con Nikol da daxil olmaqla Roçester Universitetinin tədqiqatçıları nüvə fırlanan qaranlıq dövlət adlanan çətin vəziyyətə diqqət yetirərək kvant sistemlərində qeyri-sabitliyin azaldılması istiqamətində mühüm addım atdılar . Alimlər çoxdan nüvə fırlanan qaranlıq dövlətin mövcud ola biləcəyindən şübhələnsələr də, indiyədək bunun birbaşa sübutunu təqdim edə bilməyiblər.

“Qaranlıq dövlətin və onun xassələrinin mövcudluğunu birbaşa təsdiq etməklə, tapıntılar təkcə onilliklər boyu aparılan nəzəri proqnozları təsdiqləmir, həm də daha təkmil kvant sistemlərinin inkişafı üçün qapı açır”, – Nikol deyir.

“Nature Physics” jurnalında dərc olunan tədqiqat , nüvə fırlanma qaranlıq vəziyyəti yaratmaq üçün kvant nöqtələrindən – tək elektronları tutan və onların “spinindən” məlumat saxlamaq üçün istifadə edən kiçik yarımkeçirici hissəciklərdən istifadəyə yönəlib .

Nüvə spinli qaranlıq vəziyyət nədir?

Nüvə spinli qaranlıq dövlət, atomun nüvəsinin mahiyyət etibarilə xarici aləmdən “gizləndiyi” xüsusi kvant vəziyyətidir. Nüvə fırlanan qaranlıq bir vəziyyətdə, atom nüvələrinin spin kimi tanınan kiçik maqnit xüsusiyyətləri düzülür və elektronun spinini pozmağı dayandıracaq şəkildə sinxronlaşır. Bu, elektron spininin sabit qalmasına kömək edir.

Təsəvvür edin ki, elektronun spini solist ifa etməyə çalışır, ətrafdakı atom nüvələri isə orkestr kimidir. Əgər orkestrdəki musiqiçilər uyğunsuzluq təşkil edirsə, müxtəlif sürətlə və həcmdə ifa edirlərsə, bu, solisti kənara ata bilər. Amma orkestr üzvləri öz vaxtlarını uyğunlaşdırsalar və mükəmməl sinxron ifa etsələr, onların səsi fona qarışa bilər və solistin musiqisi aydın və pozulmaz olacaq.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1739427254&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-02-scientists-nuclear-dark-state.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xOTciLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTk3Il0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xOTciXV0sMF0.&dt=1739427254462&bpp=3&bdt=148&idt=3&shv=r20250210&mjsv=m202502100101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739426930%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739426930%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739426930%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=5137583151317&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2108&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31090260%2C31090265%2C31090270%2C95330276%2C95350441%2C95352068%2C31090339%2C95347432&oid=2&pvsid=2735983343790777&tmod=362696656&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=4&uci=a!4&btvi=1&fsb=1&dtd=6

Kvant texnologiyaları üçün qaranlıq vəziyyətlərdən istifadə

Nikol və onun həmkarları nüvə spinlərini uyğunlaşdırmaq üçün dinamik nüvə qütbləşməsi adlanan bir texnikadan istifadə edərək, nüvə spininin qaranlıq vəziyyətinin formalaşmasına şərait yaratdılar. Onlar birbaşa onun təsirini ölçdülər və qaranlıq vəziyyətin elektronların və nüvələrin spinləri arasında qarşılıqlı təsirləri əhəmiyyətli dərəcədə azaltdığını aşkar etdilər.

Tədqiqat kvant algılama və kvant yaddaş texnologiyalarında bir çox potensial tətbiqlərə malikdir.

“Səs-küyün azaldılması ilə bu sıçrayış kvant cihazlarına məlumatı daha uzun müddət saxlamağa və böyük dəqiqliklə hesablamalar aparmağa imkan verəcək”, – Nikol deyir.

Nüvə fırlanan qaranlıq dövlətlər çox sabit olduğundan, uzunmüddətli məlumatların saxlanması üçün kvant kompüterlərində və digər texnologiyalarda istifadə edilə bilər. Onlar həmçinin maqnit sahələrində, temperaturda və ya təzyiqdə kiçik dəyişiklikləri aşkar edərək, tibbi təsvirləri və naviqasiyanı təkmilləşdirməklə inanılmaz dərəcədə dəqiq ölçmələr aparmaq üçün istifadə edilə bilər.

Nüvə fırlanan qaranlıq vəziyyətin silikonda kəşf edilməsi kəşfi gələcəkdə mümkün tətbiqlər üçün daha da maraqlı edir. Nikol deyir ki, “Silikon bugünkü texnologiyada artıq geniş şəkildə istifadə olunur, bu o deməkdir ki, nə vaxtsa nüvə spinli qaranlıq dövlətləri gələcək kvant cihazlarına inteqrasiya etmək mümkün ola bilər”.

Daha çox məlumat: Xinxin Cai et al, Silisiumda nüvə fırlanan qaranlıq dövlətin formalaşması, Təbiət Fizikası (2025). DOI: 10.1038/s41567-024-02773-w

Jurnal məlumatı: Təbiət Fizikası 

Rochester Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir