JILA süni atomların fotonik sxemlərlə inteqrasiyasında irəliləyiş kvant hesablamalarının səmərəliliyini və miqyasını artırır.

Kvant informasiya elmində bir çox hissəciklər ayrı-ayrı atomlardan tutmuş fotonlara qədər “bit” kimi çıxış edə bilər. JILA-da tədqiqatçılar bu bitləri unikal sistem vasitəsilə kvant 1 və ya 0-larını saxlayaraq emal edən “qubitlər” kimi istifadə edirlər.

Bir çox JILA Təqaüdçüsü atomlar və ionlar kimi təbiətdə tapılan kubitlərə diqqət yetirsə də, JILA Associate Fellow və Kolorado Universitetinin fizika professoru Boulder Shuo Sun “süni atomlar” və ya unikal elektron xassələri olan yarımkeçirici nanokristallardan istifadə etməklə fərqli bir yanaşma tətbiq edir. . Hazırlanmış almaz kristallarının içərisindəki atom dinamikasından istifadə edərək, Günəş kimi fiziklər “bərk vəziyyətdə olan kubit” və ya süni atom kimi tanınan yeni növ kubit istehsal edə bilərlər .

Fotonik Sxemlər və İnteqrasiya Problemləri

Bu süni atomlar hərəkət etmədikləri üçün onların bir-biri ilə danışmasına imkan vermənin bir yolu onları fotonik dövrənin içərisinə yerləşdirməkdir. Fotonik dövrə daxilində hərəkət edən fotonlar müxtəlif süni atomları birləşdirə bilər. Soyuq otağı qızdırmaq üçün hava kanalından keçən isti hava kimi, fotonlar da süni atomlar arasında qarşılıqlı əlaqə yaratmaq üçün kvant dövrəsindən keçir. “Süni atomlar və fotonlar arasında bir interfeysə malik olmaq iki süni atom arasındakı qarşılıqlı təsirlərə dəqiq nəzarət etməyə imkan verir” dedi Sun.

Tarixən süni atomların fotonik dövrələrlə inteqrasiyası ilə bağlı problemlər olub. Bunun səbəbi, süni atomların yaradılması (atomların almaz kristalından sökülməsi) çox təsadüfi bir prosesdir və bu, süni atomların təsadüfi yerləşməsinə, hər yerdə təsadüfi süni atomların sayına və hər bir süni atomun yaydığı təsadüfi rəngə səbəb olur.

Məsələni əlavə edən süni atomları saxlayan material ilə fotonik dövrəni saxlayan material arasındakı uyğunsuzluqdur. İllərlə aparılan araşdırmalara baxmayaraq, elm adamları hələ də hər ikisinin yaxşı bir ev sahibi ola biləcək uyğun material tapa bilməyiblər və bu, inteqrasiyanı çətinləşdirir.
Yeni bir Nano Letters məqaləsində Sun, onun tədqiqat qrupu və Stenford Universitetindən olan əməkdaşlar bu iki problemin həllinə yol açacaq və daha mürəkkəb inteqrasiya edilmiş kvant fotonik dövrəni təmin edəcək yeni bir üsul təklif etdilər.