Yeni Cənubi Uels Universiteti tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriRəssamın elektron vasitəsilə tətbiq olunan həndəsi qapı vasitəsilə uzaqdan dolanan iki nüvə spini təəssüratı. Kredit: Tony Melov / UNSW Sidney

UNSW mühəndisləri kvant hesablamalarında əhəmiyyətli irəliləyiş əldə etdilər: onlar iki atom nüvəsinin spinlərindən istifadə edərək, iki ayrı hissəciyin o qədər dərin birləşdiyi və artıq müstəqil davrana bilməyəcəyi “kvant dolaşıq vəziyyətləri” yaratdılar. Bu cür dolaşıq vəziyyətlər kvant kompüterlərinə adi kompüterlərdən üstün olan əsas mənbədir.

Tədqiqat “Science” jurnalında dərc olunub və 21-ci əsrin ən maraqlı elmi və texnoloji problemlərindən biri olan irimiqyaslı kvant kompüterlərinin yaradılması istiqamətində mühüm addımdır.

Aparıcı müəllif Dr. Holly Stemp deyir ki, nailiyyət mövcud texnologiya və istehsal proseslərindən istifadə edərək kvant hesablamaları üçün lazım olan gələcək mikroçiplərin yaradılması potensialını açır.

“Biz standart silikon elektron cihazların hazırlandığı miqyasda ən təmiz, ən çox təcrid olunmuş kvant obyektlərini bir-biri ilə danışmağa müvəffəq olduq ” dedi.

Kvant kompüter mühəndislərinin qarşısında duran problem iki qarşı-qarşıya olan ehtiyacları tarazlaşdırmaq idi: hesablama elementlərini xarici müdaxilə və səs-küydən qorumaq, eyni zamanda onlara mənalı hesablamalar aparmaq üçün qarşılıqlı əlaqə yaratmaq.

Buna görə də ilk işləyən kvant kompüteri olmaq yarışında hələ də çoxlu müxtəlif tipli avadanlıqlar var: bəziləri sürətli əməliyyatları yerinə yetirmək üçün çox yaxşıdır, lakin səs-küydən əziyyət çəkir; digərləri səs-küydən yaxşı qorunur, lakin işləmək və genişləndirmək çətindir.

UNSW komandası bu günə qədər ikinci düşərgədə yerləşdirilə bilən platformaya sərmayə qoydu. Onlar kvant məlumatlarını kodlaşdırmaq üçün silikon çipə implantasiya edilmiş fosfor atomlarının nüvə spinindən istifadə ediblər .

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1758706650&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-09-quantum-atoms-chatting-distance.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQwLjAuNzMzOS4xMjgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxNDAuMC43MzM5LjEyOCJdLFsiTm90PUE_QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MC4wLjczMzkuMTI4Il1dLDBd&abgtt=6&dt=1758706647344&bpp=1&bdt=113&idt=94&shv=r20250922&mjsv=m202509180101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1758706413%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1758706413%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1758706413%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0%2C336x280&nras=1&correlator=8696279215367&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=5&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2000&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31094742%2C31094806%2C95371811%2C95371815%2C95371966%2C42533294%2C95340253%2C95340255&oid=2&pvsid=8918958773934273&tmod=146650274&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=2886

UNSW Elektrik Mühəndisliyi və Telekommunikasiya Məktəbinin Elmi Professoru Andrea Morello deyir: “Atom nüvəsinin fırlanması bərk vəziyyətdə tapıla bilən ən təmiz, ən təcrid olunmuş kvant obyektidir.

“Son 15 il ərzində qrupumuz bu texnologiyanı kvant hesablama yarışında əsl rəqibə çevirən bütün nailiyyətlərə öncülük etdi. Biz artıq nümayiş etdirdik ki, kvant məlumatını 30 saniyədən çox müddətə – kvant dünyasında əbədi olaraq saxlaya bilərik və kvant məntiqi əməliyyatlarını 1%-dən az səhvlə yerinə yetirə bilərik.

“Biz dünyada ilk olaraq bir silikon cihazda buna nail olduq, lakin hamısı bir qiymətə gəldi: atom nüvələrini bu qədər təmiz edən eyni təcrid, onları genişmiqyaslı kvant prosessorunda birləşdirməyi çətinləşdirir.”

İndiyə qədər çoxlu atom nüvələrini işlətməyin yeganə yolu, onların bərk cismin içərisində bir-birinə çox yaxın yerləşdirilməsi və bir və eyni elektronla əhatə olunması idi.

UNSW-də bu araşdırmanı aparan və hazırda Bostonda MIT-də postdoktorluq tədqiqatçısı olan doktor Holli Stemp deyir : “Əksər insanlar elektronu ən kiçik atomaltı hissəcik kimi düşünür, lakin kvant fizikası bizə onun kosmosda “yayılma” qabiliyyətinə malik olduğunu söyləyir, belə ki, o, çoxsaylı atom nüvələri ilə qarşılıqlı əlaqədə ola bilir”.

“Bununla belə, elektronun yayıla biləcəyi diapazon kifayət qədər məhduddur. Üstəlik, eyni elektrona daha çox nüvə əlavə etmək hər bir nüvəni ayrıca idarə etməyi çox çətinləşdirir.”

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, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Elektron “telefonlar” vasitəsilə atom nüvələrini danışdırmaq

“Metafora yolu ilə demək olar ki, indiyə qədər nüvələr səs keçirməyən otaqda yerləşdirilən insanlar kimi idi” Dr Stemp deyir.

“Hamısı eyni otaqda olduqları müddətcə bir-birləri ilə danışa bilərlər və söhbətlər həqiqətən aydındır. Amma onlar kənardan heç nə eşitmirlər və otağın içərisinə sığacaq qədər insan var. Bu danışıq tərzi “miqyaslı” deyil.

“Bu sıçrayışla sanki insanlara digər otaqlarla əlaqə saxlamaq üçün telefonlar vermişik. Bütün otaqlar hələ də içəridə gözəl və sakitdir, lakin indi uzaqda olsalar belə, daha çox insan arasında söhbət edə bilərik.”

“Telefonlar” əslində elektronlardır. Kağızın başqa bir müəllifi Mark van Blankenstein subatom səviyyəsində həqiqətən nə baş verdiyini izah edir.

“Kosmosda yayılma qabiliyyətinə görə, iki elektron kifayət qədər bir məsafədə bir-birinə “toxuna” bilər. Və əgər hər bir elektron birbaşa atom nüvəsinə bağlıdırsa, nüvələr bununla əlaqə saxlaya bilər.”

Beləliklə, təcrübələrdə iştirak edən nüvələr bir-birindən nə qədər uzaq idi?

Dr Stemp deyir: “Nüvələrimiz arasındakı məsafə təxminən 20 nanometr idi – insan saçının eninin mində biri”.

“Bu çox səslənmir, amma nəzərə alın: əgər hər bir nüvəni bir insanın ölçüsünə görə ölçsək, nüvələr arasındakı məsafə təxminən Sidney və Boston arasındakı məsafə ilə eyni olardı!”

O əlavə edir ki, 20 nanometr müasir silikon kompüter çiplərinin fərdi kompüterlərdə və mobil telefonlarda işləmək üçün müntəzəm olaraq istehsal edildiyi miqyasdır.

“Hazırda cibinizdə və ya çantanızda hər biri təxminən 20 nanometr ölçüsündə milyardlarla silikon tranzistor var. Bu, bizim əsl texnoloji sıçrayışımızdır: ən təmiz və ən təcrid olunmuş kvant obyektlərimizin mövcud elektron cihazlarla eyni miqyasda bir-biri ilə danışması.

“Bu o deməkdir ki, biz trilyon dollarlıq yarımkeçirici sənayesi tərəfindən hazırlanmış istehsal proseslərini atom nüvələrinin spinləri əsasında kvant kompüterlərinin qurulmasına uyğunlaşdıra bilərik.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=1092384543&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1758706659&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-09-quantum-atoms-chatting-distance.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQwLjAuNzMzOS4xMjgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxNDAuMC43MzM5LjEyOCJdLFsiTm90PUE_QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MC4wLjczMzkuMTI4Il1dLDBd&abgtt=6&dt=1758706647345&bpp=1&bdt=114&idt=95&shv=r20250922&mjsv=m202509180101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1758706413%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1758706413%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1758706413%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0%2C336x280%2C750x280%2C336x280&nras=1&correlator=8696279215367&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=5&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=4595&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=839&eid=31094742%2C31094806%2C95371811%2C95371815%2C95371966%2C42533294%2C95340253%2C95340255&oid=2&psts=AOrYGslbJIQgRKjiiz9Gafo3VypUhwTEAtJ3JUtqsuVSP7QHjgUubxJQZgCf-f-ezIDPTCj0RsugT2uK9wQzFPxYQPg_y9o2irGw7UqHcj8ryL2X0VM&pvsid=8918958773934273&tmod=146650274&uas=3&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=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=11666

İrəli genişlənən bir yol

Təcrübələrin ekzotik təbiətinə baxmayaraq, tədqiqatçılar deyirlər ki, bu qurğular bütün mövcud kompüter çiplərinin qurulma üsulu ilə əsaslı şəkildə uyğun gəlir. Fosfor atomları Yaponiyanın Keio Universitetində professor Kohei Itoh tərəfindən təchiz edilmiş ultra təmiz silikon plitədən istifadə edərək, Melburn Universitetinin professoru David Jamiesonun komandası tərəfindən çipə daxil edilmişdir.

Atom nüvələrinin eyni elektrona bağlanması ehtiyacını aradan qaldıraraq, UNSW komandası atom nüvələrinə əsaslanan silisium kvant kompüterlərinin miqyasını genişləndirmək üçün ən böyük maneəni aradan qaldırdı .

Professor Morello deyir: “Bizim metodumuz olduqca möhkəm və miqyaslana biləndir. Burada sadəcə iki elektrondan istifadə etdik, lakin gələcəkdə daha çox elektron əlavə edə və onları uzunsov formada nüvələri daha da yaymağa məcbur edə bilərik” deyir.

“Elektronları asanlıqla hərəkət etdirmək və formada “masaj etmək” asandır, yəni qarşılıqlı əlaqə tez və dəqiq şəkildə açıla və söndürülə bilər. Ölçəklənən kvant kompüteri üçün məhz bu lazımdır.”

Daha çox məlumat: Holly G. Stemp et al, Elektron mübadiləsi ilə vasitəçilik edilən nüvə spinlərinin miqyaslı dolaşıqlığı, Elm (2025). DOI: 10.1126/science.ady3799 . www.science.org/doi/10.1126/science.ady3799

Jurnal məlumatı: Elm 

Yeni Cənubi Uels Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir