Molekullar, ultra yüksək sürətli eksperimental texnologiyanı daha da sürətləndirmək potensialına malik olsalar da, kvant hesablamalarında istifadə edilməmişdir. Onların zəngin daxili strukturları çox mürəkkəb, çox zərif, idarə etmək üçün çox gözlənilməz hesab olunurdu, buna görə də daha kiçik hissəciklərdən istifadə edilmişdir.

Lakin Harvard alimlərindən ibarət bir qrup ilk dəfə olaraq kvant əməliyyatlarını yerinə yetirmək üçün molekulları tutmağı bacardı . Bu nailiyyət ultra-soyuq qütb molekullarından kubitlər və ya texnologiyanı gücləndirən əsas məlumat vahidləri kimi istifadə etməklə həyata keçirilib. Bu yaxınlarda Nature jurnalında dərc olunan tapıntılar gələcək tətbiqlər üçün molekulyar strukturların mürəkkəbliyindən istifadə etmək üçün yeni imkanlar açır.

“Bir sahə olaraq biz 20 ildir ki, bunu etməyə çalışırıq” dedi baş həmmüəllif Kang-Kuen Ni, Teodor Uilyam Riçards Kimya professoru və fizika professoru. “Və nəhayət ki, bunu bacardıq.”

Fiziklər və mühəndislər bir neçə onilliklər ərzində kvant hesablamalarını inkişaf etdirmək üçün çalışırlar . Hesablama üçün kvant mexanikasının aspektlərindən istifadə edən texnologiya, klassik kompüterlərdən daha sürətli sürət vəd edir ki, bu da tibb, elm və maliyyə sahələrində oyunu dəyişən irəliləyişlərə imkan verə bilər.

Kvant hesablamaları dünyasında üstünlük təşkil edən ionlar, neytral atomlar və superkeçirici dövrələrlə təcrübələrdir. Bu sistemlərdə kiçik fərdi hissəciklər kubit kimi xidmət etmək və kvant məntiq qapıları yaratmaq üçün etibarlı şəkildə tutula bilər . Harvard komandasının məqaləsi iSWAP qapısını yaratmaq üçün molekullardan istifadə ilə bağlı daha mürəkkəb prosesi, dolaşıqlıq yaradan əsas kvant dövrəsini – kvant hesablamasını bu qədər güclü edən xüsusiyyəti təfərrüatlandırır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&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=1737536141&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-scientists-succeed-molecules-quantum.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yNjYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1737536119671&bpp=1&bdt=73&idt=149&shv=r20250116&mjsv=m202501210101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737535985%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737535985%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737535985%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C728x90&nras=2&correlator=6125045152032&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=1985&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=125&eid=31088038%2C31089540%2C95333411%2C95350243%2C95350442%2C31089905%2C95347432&oid=2&pvsid=3464402214376113&tmod=459416763&uas=1&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=2&uci=a!2&btvi=2&fsb=1&dtd=21927

Tədqiqatçılar natrium-sezium (NaCs) molekullarını sabit və həddindən artıq soyuq bir mühitdə optik cımbızla tutmaqla başladılar. Molekullar arasında elektrik dipol-dipol (və ya müsbət-mənfi) qarşılıqlı təsirlər daha sonra kvant əməliyyatını yerinə yetirmək üçün istifadə edilmişdir. Molekulların bir-birinə nisbətdə necə fırlandığını diqqətlə idarə edərək, komanda iki molekulu bir-birinə bağlaya bildi və 94 faiz dəqiqliklə iki kubit Bell vəziyyəti kimi tanınan kvant vəziyyəti yaratdı.

Məntiq qapıları, ənənəvi kompüterlərdə olduğu kimi, kvant kompüterlərində də məlumat emalını təmin edir. Lakin klassik qapılar ikili bitləri (0s və 1s) manipulyasiya edərkən, kvant qapıları eyni vaxtda birdən çox vəziyyətdə mövcud olan superpozisiyalar deyilənlərə nail ola bilən kubitlər üzərində işləyir. Bu o deməkdir ki, kvant kompüterləri ənənəvi maşınlar üçün qeyri-mümkün olan şeyləri edə bilər, məsələn, ilk növbədə dolaşıq vəziyyətlər yaratmaq və ya hətta birdən çox hesablama vəziyyətində əməliyyatlar yerinə yetirmək.

Kvant qapıları da geri çevrilə biləndir və kvant təbiətini qoruyarkən kubitləri dəqiqliklə idarə edə bilir. Bu təcrübədə istifadə edilən iSWAP qapısı iki kubit vəziyyətlərini dəyişdirdi və aralarındakı məsafədən asılı olmayaraq iki kubit vəziyyətlərinin korrelyasiya olunduğu çaxnaşma yaratmaq üçün vacib addım olan faza sürüşməsi adlanan şeyi tətbiq etdi.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklər əldə edin .Abunə ol

“Bizim işimiz tələyə düşmüş molekul texnologiyasında bir mərhələni qeyd edir və molekulyar kvant kompüteri qurmaq üçün lazım olan son tikinti blokudur” dedi həmmüəllif və doktorantlardan sonrakı həmkarı Enni Park. “Molekulların zəngin daxili quruluşu kimi unikal xüsusiyyətləri bu texnologiyaların inkişafı üçün çoxlu imkanlar təqdim edir”.

Alimlər 1990-cı illərdən kvant hesablamaları üçün nüvə spinləri və nüvə maqnit rezonans texnikaları ilə molekulyar sistemlərdən istifadə etməyi xəyal edirdilər. Bir sıra erkən təcrübələr ümidverici nəticələr göstərdi, lakin molekulların gözlənilməz hərəkətləri səbəbindən kvant əməliyyatlarında istifadə üçün ümumiyyətlə qeyri-sabit olduğu sübut edildi. Bu, etibarlı əməliyyatlar üçün zəruri olan zərif kvant vəziyyətinə, tutarlılığa mane ola bilər.

Lakin molekulların mürəkkəb daxili strukturlarının idarə oluna bildiyi ultra soyuq mühitlərdə molekulların tutulması bu maneəni dəf etməyə kömək edir. Bu molekulları optik maqqaşlarla – kiçik cisimləri idarə etmək üçün dəqiq fokuslanmış lazerlərlə – tutduqdan sonra tədqiqatçılar molekulların hərəkətini minimuma endirməyə və onların kvant vəziyyətlərini idarə edə bildilər .

Bu sıçrayışı mümkün edən Ni laboratoriyasının bir neçə üzvü, o cümlədən Lewis RB Picard, Annie J. Park, Gabriel E. Patenotte və Samuel Gebretsadkan, eləcə də Kolorado Universitetinin Kvant Materiyası Nəzəriyyəsi Mərkəzinin fizikləri idi.

Bütün əməliyyatı qiymətləndirmək üçün tədqiqat qrupu iki kubitlik Bell vəziyyətini ölçdü və baş verən hər hansı bir hərəkətin səbəb olduğu səhvləri araşdırdı. Bu, onlara gələcək təcrübələrdə quraşdırmanın sabitliyini və dəqiqliyini artırmaq üçün ideyalar buraxdı. Qarşılıqlı təsir göstərən və olmayan dövlətlər arasında keçid, həmçinin tədqiqatçılara öz eksperimentlərini rəqəmsallaşdırmağa imkan verdi və əlavə anlayışlar təmin etdi.

“Molekulyar platformanın üstünlüklərindən necə yararlanmaq barədə yeniliklər və yeni ideyalar üçün çox yer var” dedi Ni. “Bundan nə çıxacağını görmək üçün həyəcanlıyam.”

Daha çox məlumat: Lewis RB Picard et al, Dolaşma və molekulyar qubitlər arasında iSWAP qapısı, Təbiət (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08177-3

Jurnal məlumatı: Təbiət 

Harvard Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir