İnqrid Fadelli tərəfindən , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

a) Cihazlar , optik interfeys təmin edən silikon nanofotonik boşluğa birləşdirilmiş, dayaz implantasiya edilmiş Er ^{3+ təbəqəsi olan} _CaWO4 substratından ibarətdir . b) Er ³⁺ ionlarının qarşılıqlı təsir cütü və onların proksimal nüvə spinləri. Mənbə: Nature Physics (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03319-y

Kvant texnologiyaları kvant mexanikasının qanunlarından istifadə edən və klassik analoqlarından istifadə etməklə həll edilməsi çətin və ya qeyri-mümkün olan tapşırıqları yerinə yetirə bilən cihazlar və sistemlərdir. Bu texnologiyalar, eyni anda birdən çox halın üst-üstə düşməsində mövcud ola bilən kubitlərdən (yəni kvant bitlərindən) istifadə edərək məlumatları emal edir və saxlayır.

Kvant kompüterləri, yaddaşlar və sensorlarla yanaşı, kvant alimləri də birdən çox uzaq kvant cihazlarını (yəni qovşaqları) birləşdirən və onların ünsiyyət qurmasına və məlumat mübadiləsi aparmasına imkan verən infrastruktur olan kvant şəbəkələri inkişaf etdirməyə çalışırlar.

Bu şəbəkələrin yaradılmasına yanaşmalardan biri kristallarda tək fotonlar yaya bilən bəzi növ qüsurların (yəni atom qüsurlarının) istifadəsini nəzərdə tutur. Bu fotonlar uzaq düyünlər arasında kvant məlumatı daşıya bilər, lakin hər bir düyün həmin məlumatı yerli olaraq saxlaya və emal edə bilməlidir.

Atom qüsurlarına əsaslanan etibarlı genişmiqyaslı kvant şəbəkələri inkişaf etdirmək üçün tədqiqatçılar hər bir qovşaq daxilində əsas kvant əməliyyatlarına imkan vermək üçün bir neçə yaxınlıqdakı spini ayırd edə və idarə edə bilməlidirlər. Spinlər elektronlar, atom nüvələri və digər hissəciklər tərəfindən daşınan bucaq impulsunun daxili formalarıdır və onlardan məlumat saxlamaq üçün istifadə edilə bilər.

Prinston Universitetinin tədqiqatçıları bu yaxınlarda iki qarşılıqlı təsir göstərən erbium (Er³⁺) ionunun və kristalın içərisindəki yaxınlıqdakı nüvə spininin dəqiq optik və kvant nəzarətini nümayiş etdirdilər. Onların “Nature Physics” jurnalında dərc olunmuş məqaləsində Er³⁺ və digər nadir torpaq ionlarının miqyaslana bilən kvant şəbəkələrinin reallaşdırılması potensialı vurğulanır .

Məqalənin ilk müəllifi Haitong Xu Phys.org-a bildirib ki, “Bərk cisimli kvant şəbəkəsi qovşaqlarının qurulmasının bir yolu, kristaldakı elektron və nüvə spinlərinin yüksək sıxlığından istifadə edərək registr yaratmaqdır”.

“Spin-foton dolaşıqlığı üzərində apardığımız əvvəlki iş sistemimizin uzun məsafəli kvant rabitəsi üçün potensialını nümayiş etdirdi, lakin bu, elektron spinləri arasındakı qarşılıqlı təsirlərdən kvant məlumatlarının emalı üçün istifadə etmək üçün bir yol təqdim etmədi. Əsas fikir, xüsusən də maddi sistemimizdə nadir torpaq ionlarının optik və spin keçid tezlikləri ilə fərqləndirilməsidir.”

Nadir torpaq ionları qubit nəzarəti üçün yeni yollar açır

Xu və həmkarları, iki yaxınlıqdakı kubitin etibarlı idarə olunmasını nümayiş etdirmək üçün fərdi Er³⁺ ionlarının bir qədər fərqli optik və spin keçid tezliklərinə malik olması faktından istifadə etdilər. Təcrübələrini aparmaq üçün onlar bir-birindən cəmi bir neçə nanometr məsafədə olan və elektron spinləri kubit kimi xidmət edə bilən iki qarşılıqlı təsir göstərən Er³⁺ ionundan istifadə etdilər.

Tədqiqatçılar lazer impulslarından istifadə edərək qarşılıqlı təsir göstərən ionların həm optik keçidlərini, həm də elektron spinlərini ardıcıl şəkildə idarə etdilər. İki ion bir qədər fərqli optik rezonans tezlikləri ilə işığı udur və ya yayır ki, bu da tədqiqatçılara onları fərdi olaraq müəyyən etməyə və idarə etməyə imkan verir.

Xu izah etdi ki, “Kalsium volframına implantasiya edilmiş Erbium ionları silikon nanofotonik boşluğa birləşdirilib və onların optik və spin keçid tezliklərindəki fərqlər fərdi nəzarətə imkan verib”.

“Biz ikiqat elektron-elektron rezonans spektroskopiyasından istifadə edərək qarşılıqlı təsir göstərən cütü müəyyən etdik, sonra onların maqnit dipol qarşılıqlı təsirini iki kubitli qapıya çevirmək üçün dinamik ayırıcı ardıcıllıqlardan istifadə etdik. Elektron spinlərindən biri ilə yaxınlıqdakı nüvə spini arasında qapılar qurmaq üçün ədədi optimal idarəetmə metodu GRASS istifadə edildi.”

Tədqiqatçılar təcrübələrində qarşılıqlı təsir göstərən ionlara yaxın nüvə spinindən köməkçi kubit kimi də istifadə ediblər. Qarşılıqlı təsir göstərən kubitlər sistemindən prototip kvant şəbəkə qovşağı kimi istifadə edərək, onlar kvant hesablamalarının əsasını təşkil edən elektron-elektron qapıları və elektron-nüvə qapıları adlanan fundamental əməliyyatları yerinə yetirə biliblər.

“Biz elektron spinləri arasında iki kubitli qapılar aşkar etdik və onlardan bir spinin digərindən istifadə edərək təkrarlanan kvant dağılmayan ölçmələri üçün istifadə etdik”, – deyə Xu bildirib.

“Ədədi optimal idarəetmədən istifadə edərək, biz həmçinin elektron-nüvə qapıları qurduq, ikinci uzun koherentlik müddəti ilə nüvə spində kubit məlumatlarını saxladıq və əldə etdik və nüvə yaddaşının təkrarlanan optik həyəcanlanmaya və uzaq elektron spininin ölçülməsinə davam gətirdiyini göstərdik. Bu qabiliyyət əvvəllər nadir torpaq ion kubitləri üçün nümayiş etdirilməmişdi və dolaşıqlıqların dəyişdirilməsi və distillə edilməsi üçün vacibdir.”

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 .

Real həyatda tətbiqlər və növbəti tədqiqat addımları

Bu tədqiqat göstərir ki, Er³⁺ ionlarına əsaslanan çoxqubitli sistemlər miqyaslı kvant şəbəkələrinin reallaşdırılması üçün perspektivli ola bilər. Xüsusilə, tədqiqatçılar tərəfindən istifadə edilən ionlar telekommunikasiya zolağında optik keçidlərə malikdir (yəni, təxminən 1,5 mikrometr) və beləliklə, mövcud fiber-optik rabitə infrastrukturu ilə uyğun olacaq.

Gələcəkdə tədqiqatçılar tərəfindən təqdim edilən dizayn daha böyük spin registrləri, kvant məlumatlarını birlikdə saxlayan və emal edən qarşılıqlı spinlər toplusu yaratmaq üçün genişləndirilə bilər. Bundan əlavə, bu, eyni anda bir neçə kvant bağlantısı yarada, saxlaya və idarə edə bilən və uzun məsafəli kvant rabitəsini gücləndirə bilən multipleksləşdirilmiş kvant təkrarlayıcı qovşaqlarının, kvant rabitə cihazlarının yaradılması üçün yol aça bilər.

Tədqiqatçılar tərəfindən təqdim edilən sistem, yalnız iki elektron spini və bir nüvə köməkçi kubitini əhatə edən konsepsiyanın ilkin sübutu idi. Xu və həmmüəllifləri indi daha böyük spin registrləri hazırlamaq üçün öz yanaşmalarından istifadə etməyi planlaşdırırlar.

Xu əlavə etdi: “Nümayiş etdirilən qapı etibarlılıqları əsasən elektron-spin koherentliyi ilə məhdudlaşır, buna görə də prioritetlərdən biri elektron-spin dekoherentliyinin mikroskopik mənbəyini müəyyən etmək və onun təsirini azaltmaqdır”.

“Həmçinin, daha böyük spin registrlərinin idarə olunmasını nümayiş etdirmək üçün sıx, fəza naxışlı erbium ionları klasterləri yaratmağı planlaşdırırıq. Telekom-zolaqlı spin-foton dolaşıqlığı üzərində işimizlə birlikdə bu imkanlar yüksək dərəcədə multipleksləşdirilmiş kvant təkrarlayıcı qovşaqlarına imkan verə bilər. Bu cür qovşaqlardan dolaşıqlığın dəyişdirilməsi və distillə edilməsi, nəticədə isə məntiqi kubitlərdən istifadə edərək kvant rabitəsi üçün istifadə etmək həyəcanverici olacaq.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmişdir — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Haitong Xu və digərləri, Difraksiya limitinin altında qarşılıqlı təsir göstərən bərk cisim spinlərinin koherent nəzarəti, Nature Physics (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03319-y . ArXiv -də : DOI: 10.48550/arxiv.2508.09122

Jurnal məlumatları: arXiv , Təbiət Fizikası  

Əsas anlayışlar

Kvant rabitəsi, protokollar və texnologiyaAtom sistemləriBu hekayənin arxasında kim dayanır?

İnqrid Fadelli

Psixologiya bakalavr və beynəlxalq jurnalistika magistri dərəcəsi olan müstəqil jurnalist. 2018-ci ildən bəri süni intellekt, robototexnika, nevrologiya və astrofizika sahələrini əhatə edir. Tam profil →

Sadie Harley

Həyat Elmləri və Ekologiya üzrə bakalavr. Neft, qaz və bərpa olunan enerji sənayesində əczaçılıq xəbərləri sahəsində təcrübəsi olan mikrobiologiya laboratoriyası təcrübəsi. Tam profil →

Robert Egan

Riyazi biologiya üzrə bakalavr, yaradıcı yazı üzrə magistr dərəcəsi. Elm və dilə dair unikal perspektivləri olan çox səyahət etmişəm. Tam profil →

© 2026 Science X Network