James Badham, Kaliforniya Universiteti – Santa Barbara

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Tədqiqatçı Ania Bleszynski Jayich-in laboratoriyasında işləyir. Müəllif: Matt Perko

Əksər insanlar almazları yüksək səviyyəli bəzək əşyaları hesab edirlər. Ania Bleszynski Jayich yox. Santa Barbara Universitetinin Kaliforniya Fizikası, Kaliforniya Kvant Tökmə Zavodunda yetişdirdiyi almazları kvant sensorları üçün potensial güclü bir təməl kimi görür. Sensorlar hazırda digər potensial kvant tətbiqlərinə nisbətən inkişaflarında daha irəlidədirlər. Almaz sensorları xüsusilə ümidvericidir, çünki almazların işləməsi üçün nisbətən az kvant biti (kubit) tələb olunur, məsələn, kvant kompüteri isə kvant hesablamasının əsas maneələrindən biri olan səhvlərin düzəldilməsini idarə etmək üçün 100.000-dən çox, bəlkə də bir milyona qədər kubit tələb edir.

Bleszynski Jayich laboratoriyasının ən son nailiyyəti haqqında “Mexaniki keyfiyyət faktoru bir milyondan çox olan spin-embedded almaz optomekanik rezonator” adlı məqalə Optica jurnalında dərc edilib .

Rezonans doğurmaq

Mexaniki rezonatorlar ən sadə texnologiyalardan biridir. “Kamerton çəngəlinə toxunursunuz və o, zəng çalır”, – deyə UC Quantum Foundry-nin professoru və direktoru Bleszynski Jayich bildirib. “Bu, mexaniki rezonansdır.”

Kvant aləmində rezonans, bir çox atomun, məsələn, kamertonda titrəyənlərin koordinasiyalı mexaniki həyəcanlanmasına aid olan fononlar tərəfindən yaradılır. Mexaniki rezonator müəyyən bir tezlikdə rezonans doğuran bir elementdir. Yüksək performanslı bir osilatorun əsas tələbi, enerjinin və rəqs amplitudasının azalmasından əvvəl uzun müddət rəqs etməsidir. Fotonik rejimdə ən sadə optik rezonator, işığın aralarında dəfələrlə irəli-geri sıçraması üçün bir-birinə baxan iki güzgüdən ibarətdir.

Bleszynski Jayiçin laboratoriyasındakı tədqiqatçılar, təxminən bir mikrometr enində və ya insan saçının diametrinin yüzdə biri qədər olan çox nazik bir şüa olan almaz optomekanik kristal adlanan mexaniki olaraq salınan bir şüadan istifadə edirlər . Mexaniki sərbəstlik dərəcəsini idarə etməyə və oxumağa kömək etmək üçün mexaniki rezonatorla birlikdə telekom tezliyi optik rezonatoru yerləşdirilib.Almaz optomekanik rezonatorun flüoresans görüntüsü. Sağdakı parlaq nöqtə tək bir NV mərkəzindən əlavə flüoresansdır. Müəllif: Hyunseok Oh və digərləri

İstənilən mexaniki osilatorun keyfiyyəti əsasən onun keyfiyyət (Q) əmsalı ilə ölçülür ki, bu da enerjinin dağılmasından əvvəl neçə dəfə salındığını göstərir. 1 milyon AQ əmsalı çox yüksəkdir, lakin Bleszynski Jayiçin laboratoriyasındakı tədqiqatçılar 10 giqahers miqyaslı tezliklərdən istifadə edərək siqnalını saniyədə 10 milyard dəfə dövr edən bir osilator hazırladılar.

“Biz mexaniki rezonatorların kvant texnologiyalarına tətbiqinə diqqət yetiririk və bunun üçün yüksək tezlikə ehtiyacımız var”, – deyə o bildirib.

Almaz sövdələşməsi: Sensorun tənzimlənməsi

Bleszynski Jayich dedi: “Əgər titrəyən kamertonun dişlərini görə bilsəydiniz, enerji kamertonu tərk etməzdən və səs kəsilməzdən əvvəl onların müəyyən amplituda irəli-geri hərəkət etdiyini görərdiniz. Enerji ətraf mühitə sızmazdan əvvəl almaz rezonatorumuz təxminən 1 milyon dəfə titrəyir”.

“Buna görə də çox yüksək Q mexaniki rezonatorlara sahib olmaq vacibdir, çünki onlar kvant məlumatlarını nisbətən uzun müddət saxlaya bilirlər. Kvant hesablamaları, kvant sensorları və ya kvant mexanikası ilə bağlı hər hansı bir şey etmək üçün məlumatın bu mexaniki sərbəstlik dərəcəsində mümkün qədər uzun müddət, məsələn, yaddaş və ya çevirici kimi istifadə üçün saxlanıla bilməsi tələb olunur.”

O izah etdi ki, uzunömürlü almaz rezonatorlarının vacib bir xüsusiyyəti, əla kvant sensorları yaradan mühəndislik qüsurlarına sahib olmalarıdır.

“Tutaq ki, içində milyardlarla karbon atomu olan bir almaz parçası var”, Bleszinski Jayiç iddia etdi. “Bəzən yanında azot vakansiyası (NV) mərkəzi adlanan boşluq olan bir azot atomu olur . Fiziki olaraq almazın içərisində yerləşən və işıqla həyəcanlandıqda flüoresan olan bu NV mərkəzləri kiçik maqnit, elektrik, gərginlik və ya istilik sahələrini hiss edə bilən uzunömürlü kvant bitlərini təşkil edir.”

“Qabaqcıl kvant sensorları və digər mümkün tətbiqlər bu bitlərin təkcə mövcud olmasını deyil, həm də qarşılıqlı əlaqədə olmasını tələb edir”, – deyə o davam etdi. “Laboratoriyamız eyni anda yüzlərlə belə kubit yarada bilər, lakin uzunmüddətli məqsədlərimizdən biri onların bir-biri ilə “danışmasına” və bəzi hesablamaları həll etmək üçün birlikdə işləməsinə və ya klassik mümkün olandan kənar həssaslıqla hiss etmələrinə nail olmaqdır.”

” Qəfəsdəki atomların əlaqələndirilmiş hərəkəti, daxil edilmiş qüsurların bir-biri ilə danışa biləcəyi maraqlı bir yol təqdim edir. Yüksək Q faktoru isə daha güclü vasitəçiliyə və nəticədə bu qarşılıqlı təsir üzərində daha çox nəzarətə imkan verir. Nəhayət, əgər mən N sensoru bir yerə yığa və daxil olduqları qəfəsin mexaniki hərəkəti ilə vasitəçilik edilən düzgün qarşılıqlı təsir növünü yarada bilsəm, N klassik qarşılıqlı təsir göstərən sensorlarla edə biləcəyimdən daha yaxşı bir sensor qura bilərəm. Kvant üstünlüyü daha yaxşı dəqiqliyə səbəb ola bilər.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Almaz və silikon

Bleszinski Jayiç qeyd etdi ki, “Kvant texnologiyaları üçün mexaniki sistemləri araşdıran demək olar ki, hər kəs silikon və ya silikon nitrid substratından başlayır, çünki onlar yaxşı qurulmuş materiallardır”.Ania Bleszynski Jayich. Kredit: Matt Perko

“Diamond şirkətinin maraqlı perspektivləri var, çünki o, yalnız yüksək dərəcədə əlaqəli kubitlərə sahib deyil, həm də istənilən materialdan ən yüksək istilik keçiriciliyinə, geniş zolaq boşluğuna və fenomenal optik və mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir. Lakin onun istehsalının çətin olması kimi bir çatışmazlığı var. Lakin, laboratoriyamızda, təxminən son on beş il ərzində istehsal maneələrinin çoxunu dəf etmişik.”

Bu günə qədər silikonun almazdan daha yüksək mexaniki Q-ya malik olduğu göstərilib, lakin Bleszynski Jayiçin sözlərinə görə, Q-dakı fərqlər onun necə ölçülməsi ilə çox əlaqəlidir, çünki istənilən materialın Q-sı ölçmə texnikasına çox həssasdır. Onun laboratoriyasındakı tədqiqatçılar ölçmələrini sistemə daim işıq salmaqla aparıblar. Bu texnikaya davamlı optik zondlama deyilir. Lakin bu, işığın udulması səbəbindən əhəmiyyətli dərəcədə problemli istiləşməyə səbəb olur.

“Beləliklə, ən yüksək Q-ya sahib olduğunuzu sübut etmək istəyirsinizsə, davamlı optik işıqlandırma altında ölçməzsiniz”, – deyə o bildirib.

Bleszynski Jayich izah etdi: “Daha yaxşı bir üsul impulslu optik zondlamadır, burada işığın yandırılıb-söndürülməsi və ölçmənin söndürülməsi həyata keçirilir. Gələcəkdə rezonatorlarımızın işıq saçmadığı zaman nə qədər yaxşı olduğunu görmək üçün impulslu texnikadan istifadə etməyi hədəfləyirik. Silikonla müqayisə edilə bilən və ya hətta daha yaxşı olan Q-nın əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşacağını gözləyirik.”

Nəticədə, tədqiqatçılar çoxcisimli, metroloji cəhətdən faydalı dolaşıq bir vəziyyət yaratmaq üçün mexaniki vasitəçiliklə NV-NV qubit qarşılıqlı təsirlərini həyata keçirmək üçün daha yüksək mexaniki Q-lardan istifadə etməyə ümid edirlər.

Bleszinski Jayiç dedi: “Bu iş hələ qabaqdadır. Hazırda biz nəzəri təkliflərlə motivasiya alırıq.”