Çikaqo Universiteti tərəfindən

Robert Egan tərəfindən redaktə edilmişdir

 Redaktorların qeydləriYeni məqalə, substratlarla qarşılıqlı əlaqədə olan minlərlə 2D materialda kubit uyğunluq vaxtlarını proqnozlaşdırmaq üçün yeni hesablama strategiyasını təsvir edir. Kredit: Galli Group

Ultrahəssas sensorlardan tutmuş yeni nəsil informasiya prosessorlarına qədər kvant texnologiyaları, kvant bitlərinin və ya kubitlərin faydalı olması üçün öz incə kvant vəziyyətlərini kifayət qədər uzun müddət saxlamaq qabiliyyətindən asılıdır.

Bu sabitliyin ən vacib ölçülərindən biri spin koherensiyası vaxtıdır. Təəssüf ki, qubitlər, məsələn, nüvə izotoplarının və ya qubiti narahat edən digər müdaxilələrin olması səbəbindən onların mühiti “səs-küylü” olduğu üçün koherensliyini itirə bilər.

İki ölçülü (2D) materiallar və ya atomik nazik təbəqələr kubitlər üçün sakit mühit təklif edə bilər, çünki onların azaldılmış qalınlığı təbii olaraq kubitlə qarşılıqlı təsir göstərən izotopların sayını azaldır.

2D materiallar üçün yeni hesablama strategiyası

Bu yaxınlarda npj 2D Materials and Applications tərəfindən nəşr olunan məqalədə Çikaqo Pritzker Universitetinin Molekulyar Mühəndislik Məktəbinin (UChicago PME) tədqiqatçıları ideal 2D materialları və substratları tapmaq üçün yeni, məlumatlara əsaslanan yanaşma yaradaraq yüksək məhsuldarlıqlı hesablama strategiyası yaratdılar.

UChicago PME-nin Galli Qrupunda doktoranturadan sonrakı tədqiqatçı ilk müəllif Maykl Toriyama, “Qubit hostları kimi indiyə qədər tədqiq edilmiş bir neçə 2D materialı ilə sahənin yeni namizədləri müəyyən etmək üçün hərtərəfli yol xəritəsi yoxdur, xüsusən də 2D materiallar real cihazlarda dəstəkləyici substratda yerləşdirilməlidir” dedi.

Yeni məqalə, substratlarla qarşılıqlı əlaqədə olan minlərlə 2D materialda kubit uyğunluq vaxtlarını proqnozlaşdırmaq üçün yeni hesablama strategiyasını təsvir edir. “Klaster korrelyasiyasının genişləndirilməsi” metodu üzərində qurulmuş avtomatlaşdırılmış çərçivədən istifadə edərək – izotopların bir kubitlə necə qarşılıqlı əlaqəsini simulyasiya etmək üçün güclü bir yol – komanda mindən çox monolay üçün spin koherentlik vaxtlarını hesabladı və 189-u kəşf etdi ki, bu da almazdan daha uzun koherentlik vaxtını dəstəkləyə bilər.Yüksək uyğunluq müddəti olan 2D materiallar. Kredit: npj 2D Materials and Applications (2025). DOI: 10.1038/s41699-025-00623-8

_{“Biz aşkar etdik ki, WS 2} və bir neçə Au-oksiselenid kimi materiallar xüsusilə ümidverici görünür, onlarca millisaniyələrdə proqnozlaşdırılan uyğunluq vaxtlarını göstərir – bərk cisim sistemləri üçün müstəsna dəyərlər”, – tədqiqatın baş müəllifi UChicago PME Prof. Giulia Galli bildirib.

Bu birləşmələrin iki ümumi xüsusiyyəti var: Onların tərkibində güclü maqnit momentləri olan çox az nüvə var və atomlarının çoxu təbii olaraq spinsiz izotoplarda olur.

Həmmüəllif Jiawei Zhan, UChicago PME Ph.D, “Onların kvadrat-müstəvi keçid-metal-oksigen vahidləri kimi struktur motivləri də arzu olunan elektron xüsusiyyətlərə malik kubitlərə sahib ola bilər” dedi. perspektivli materialların bir neçə elektron struktur hesablamalarını aparmış namizəd.

Substrat seçiminin əhəmiyyəti

Lakin qubitlər sərbəst üzən monolaylarda yaşamırlar. Substratlarda otururlar. Buna görə də komanda 1500-dən çox 2D material-substrat kombinasiyasını qiymətləndirdi və üzə çıxardı ki, substratlar diqqətlə seçilmədikcə ahəngdarlığı əhəmiyyətli dərəcədə pisləşdirə bilər.

Müəyyən oksidlər kimi materiallar, məsələn , seriya və kalsium oksidi mahiyyətcə aşağı nüvə fırlanma səs-küyünə malikdir, 2D ev sahibinin uzun fırlanma koherens müddətini qorumağa kömək edir. Bu tapıntı həm səssiz ana materialı, həm də sakit substratı seçməklə yüksək performanslı 2D spin-qubit cihazlarını necə dizayn etmək barədə aydın təlimat verir.

Analitik modellər və gələcək istiqamətlər

Belə geniş miqyaslı skrininqi mümkün etmək və gələcək kəşfləri sürətləndirmək üçün müəlliflər həmçinin Tohoku Universitetinin Dos. Dos . Prof. Shun Kanai 3D materiallar üzrə.

Tədqiqatın həmmüəllifi Kanai deyib: “Bu sadə, struktura əsaslanan düsturlar bahalı simulyasiyalar aparmadan ahəngdarlıq vaxtlarını sürətli hesablamağa imkan verir”.

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 .

Müəlliflər analitik modellərlə axtarışlarını ictimai verilənlər bazalarından təxminən 5000 əlavə 2D materiala qədər genişləndirərək, uzun müddət proqnozlaşdırılan uyğunluq vaxtlarına malik 500-dən çox yeni namizədi müəyyən etdilər.

İşin daha geniş mesajı aydındır: potensial faydalı 2D kvant materiallarının məkanı əvvəllər məlum olduğundan daha zəngindir. Tədqiqat yüksək məhsuldarlıqlı simulyasiyaları, verilənlərə əsaslanan modelləşdirməni və fiziki anlayışı birləşdirərək cəmiyyətə 2D sistemlərdə növbəti nəsil qubit hostlarını sistematik şəkildə aşkar etmək üçün plan təqdim edir. O, həmçinin maraqlı istiqamətə işarə edir: kvant koherensiyası üçün optimallaşdırılmış tamamilə yeni 2D materialları dizayn etmək üçün ChatGPT-yə bənzər süni intellektdən ilhamlanmış generativ modellərdən istifadə etməklə.

“Kvant texnologiyaları laboratoriyadan praktiki cihazlara keçdikcə, məlumatlara əsaslanan bu cür strategiya vacib olacaq” dedi Galli. “Bu, bir vaxtlar sınaq və səhv kəşfiyyatını geniş dizayn məkanında rasional axtarışa çevirir – möhkəm, miqyaslana bilən, kvantla işləyən cihazların məqsədini reallığa yaxınlaşdırır.”

Daha çox məlumat: Michael Y. Toriyama et al, Uzun spin qubit uyğunluq vaxtı ilə iki ölçülü materialları axtarmaq üçün strategiyalar, npj 2D Materials and Applications (2025). DOI: 10.1038/s41699-025-00623-8

Çikaqo Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir