İnqrid Fadelli , Phys.org tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Helium üzərindəki elektronun yük qubit vəziyyətinə qoşulmaq üçün EeroQ-nun mikrodalğalı rezonator cihazlarından birinin skan edilən elektron mikroskop görüntüsü. Müəllif: EeroQ Corporation.

Kvant mexanikasının prinsiplərindən istifadə edərək məlumatları saxlayan və emal edən cihazlar olan kvant kompüterlərinin klassik kompüterlər tərəfindən həll edilə bilməyən bəzi problemlərin həllində perspektivli olduğu aşkar edilmişdir. Kvant kompüterləri məlumatları klassik bitlər kimi ikili dəyərlə (yəni 0 və ya 1) məhdudlaşdırılmaq əvəzinə, müxtəlif vəziyyətlərin kombinasiyalarında mövcud ola bilən məlumat vahidləri olan kubitlər (yəni kvant bitləri) şəklində saxlayır.

Onilliklərdir ki, müxtəlif nəzəri fiziklər son dərəcə aşağı temperaturlara qədər soyudulmuş maye heliumun bir forması olan super maye heliumun səthinin üzərində ilişib qalmış elektronlardan istifadə edərək kvant hesablama sistemi qurma imkanlarını araşdırırlar. Bu ilişib qalmış elektronlar nəticədə kvant vəziyyətlərini poza və hesablama səhvlərinə səbəb ola biləcək səs-küy mənbələrindən (yəni ətraf mühit pozuntularından) daha çox təcrid oluna bilər.

Çikaqoda yerləşən kvant hesablama şirkəti olan EeroQ Corporation-ın tədqiqatçıları bu yaxınlarda super maye heliumun üzərində üzən tək bir elektron və mikrodalğalı foton arasında güclü qarşılıqlı təsirləri təmin etmək üçün bir strategiya təqdim etdilər.

Onların “Nature Physics” jurnalında dərc olunmuş məqalədə qeyd olunan yanaşması , uzun müddətdir nəzəriyyələşdirilmiş elektron-helium əsaslı kvant hesablama platformasının yaradılması istiqamətində ilkin addım ola bilər.

“Bu son iş və EeroQ-da üzərində işlədiyimiz digər işlər, super maye heliumun səthinə bağlı elektronların yeni və cəlbedici kvant hesablama platforması yarada biləcəyi fikrindən ilhamlanıb”, – məqalənin baş müəllifi Yohannes Pollanen Phys.org-a bildirib.

“Nəticə etibarilə, bu tələyə düşmüş elektron sistemi, gələcəyin güclü, genişmiqyaslı kvant kompüterini yaratmaq üçün lazım olan CMOS əsaslı miqyaslama arxitekturası ilə ultra yüksək koherent spin kubitlərinin üstünlüklərini birləşdirə bilər. Bu böyük potensiala baxmayaraq, bu sistemdə tək elektronlu kvant ölçməsi indiyə qədər çətin olaraq qalmışdır.”Supermaye helium səthinə bağlı tək bir elektron yüklü kubitinin bədii təsviri. Elektronun altındakı strukturlar elektronun yüklü kubit vəziyyətini yaratmaq və onu superkeçirici rezonatorda mikrodalğalı fotona güclü şəkildə birləşdirmək üçün istifadə olunur. Müəllif: EeroQ Corporation.

Super maye heliumun üzərində tutulan elektronlara əsaslanan kubitlər

Supermaye helium üzərində üzən elektronların kubit kimi istifadə edilməsi ideyası on illərdir mövcud olsa da, helium üzərində ilişib qalan fərdi elektronların kvant vəziyyətini ölçmək indiyə qədər çətin olub.

Pollanen və həmkarları bu çətinliyi mikrodalğalı tezlikli foton (yəni, mikrodalğalı diapazonda tezlikli elektromaqnit şüalanma hissəciyi) ilə helium üzərindəki tək bir elektronun kvantlanmış hərəkətli vəziyyəti arasında güclü əlaqə əldə etməklə həll etməyə başladılar.

Pollanen izah etdi: “Nəticə etibarilə, kvant kompüterlərimiz üçün elektronun spin-kubit vəziyyətini idarə etmək və oxumaq istəyirik və “Təbiət Fizikası” mövzusunda yazdığımız məqalə bu yolda vacib bir addımdır, çünki bu, elektron yükü kubitini idarə etməyə imkan verir. İnsanlar uzun müddətdir ki, helium üzərindəki elektronlara əsaslanan bu və ya digər növ kubitlərdən danışırlar. İşimiz bu kubit vəziyyətlərini ölçə biləcəyimizi göstərmək üçün nəzərdə tutulub və bu məqsədə çatmaq həyəcanvericidir!”

Tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, tədqiqatçılar ilk olaraq super maye helium səthinin üzərində ilişib qalmış tək bir elektronu idarə edə bilən bir kvant cihazı yaratdılar. Onların platforması iki əsas komponenti birləşdirdi: kvant nöqtəsi (yəni hissəcikləri məhdudlaşdıran kiçik bir quruluş) və super keçirici rezonator (yəni mikrodalğalı fotonları tuta bilən super keçirici əsaslı cihaz).

Pollanen dedi: “Mikrodalğalı foton və elektronun yük-qubit vəziyyəti arasındakı qarşılıqlı təsir gücünü artırmaq üçün rezonatorun material seçiminə xüsusi diqqət yetirdik və mikrodalğalı mühəndisliyin bütün incəliklərini dərindən araşdırdıq”.

“Xüsusilə, titan və azot qarışığından hazırlanmış, yüksək kinetik induktivlikli superkeçirici adlanan xüsusi bir növ ifratkeçirici materialdan istifadə etdik. Bu, bizə oxuma dövrəsini elə dizayn etməyə imkan verdi ki, dövrədəki hər hansı bir kənar tutumu minimuma endirə bilək və beləliklə, elektronun mövqeyində mikrodalğalı elektrik sahəsini artıra bilək.”

Tədqiqatçılar cihazlarını hazırlamağa başlamazdan əvvəl, aralarındakı mühəndislər geniş simulyasiyalar apardılar və sistemin necə işləyəcəyini proqnozlaşdıran modellər yaratdılar. Onlar həmçinin cihaz tərəfindən yaradılacaq elektrik sahələrini və onların tələyə düşmüş elektrona necə təsir edəcəyini simulyasiya etməyə imkan verən sonlu element modelləşdirməsi (FEM) adlanan hesablama metodundan istifadə etdilər.

Pollanen bildirib ki, “Bu yanaşma bizə mikrodalğalı sahəyə mümkün qədər güclü şəkildə qoşulmaq üçün düzgün tezliklə dəqiq yük-qubit vəziyyəti yaratmağa imkan verdi”.

“Cihazın nanosifarasiyası da inanılmaz dərəcədə çətin idi və çoxlu iterasiya, sınaq və səhv tələb etdi. Layihəmiz, simulyasiyadan nanosifarasiyaya, modelləşdirməyə və ölçməyə qədər, həqiqətən də inanılmaz bir komanda işi idi.”

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 gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklər əldə edin .

Ölçülən helium əsaslı kvant kompüterlərinə doğru ilk addım

Nəticədə, EeroQ komandası super maye heliumun üzərində üzən tək bir elektron və tək bir mikrodalğalı foton arasında güclü bir əlaqəni uğurla həyata keçirdi. Onların nümayişi elektron üzərində helium əsaslı kvant hesablama platformalarının gələcəkdə reallaşdırılması üçün mühüm nəticələrə səbəb ola bilər.

Pollanen dedi: “Yeni bir qubit növünə qoşulmağı hər gün nümayiş etdirmək mümkün deyil, ona görə də bu, şübhəsiz ki, bu işin ən diqqətəlayiq tərəfidir və bizi ən çox həyəcanlandıran cəhətdir. Bu, xüsusən də insanların uzun müddətdir ki, helium üzərində elektronların kvant hesablama platforması kimi istifadəsini təklif etdiyini nəzərə alsaq, doğrudur. Əslində, ilk təkliflər 1990-cı illərin sonlarına təsadüf edir.”

Ümumilikdə, bu son tədqiqat göstərir ki, helium üzərində elektronlardan istifadə edərək kvant hesablamasının həyata keçirilməsi sadəcə nəzəri bir ehtimaldan daha çox şeydir. Pollanen və həmkarları göstərdilər ki, belə bir platforma diqqətli dizaynı dəqiq mühəndislik, simulyasiyalar və qabaqcıl nanofabrikasiya strategiyaları ilə birləşdirməklə həyata keçirilə bilər.

Pollanen dedi: “İndi çox həyəcanlıyıq və hiss edirik ki, bizdə və ekspert qrupunda bunu həyata keçirmək üçün lazım olan təkan var. Növbəti addımımız tək elektronlu spin-qubit oxunuşunu və idarəsini nümayiş etdirmək üçün elektronun yük kubitinə güclü qoşulma üzrə artıq dərc olunmuş işimizdən istifadə etmək olacaq.”

Gələcək tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, tədqiqatçılar cihazlarında elektron-helium spin kubitlərinin kvant vəziyyətlərini sürətlə və yüksək dəqiqliklə ölçməyə və oxumağa çalışacaqlar. Onlar buna elektronun yükünü və spinini hibridləşdirmək üçün müəyyən edilmiş prosedurlardan istifadə etməklə nail olmağı ümid edirlər.

Pollanen əlavə edib ki, “Biz, həqiqətən də, kvant hesablama yarışına qoşulmaq üçün digər kvant hesablama sistemlərində, yəni ifratkeçirici kubitlərdə və silikonda spin kubitlərində əldə edilən böyük irəliləyişlərdən istifadə edirik. Bu spin qubit işinə paralel olaraq, kommersiya yarımkeçirici tökmə zavodlarında CMOS əsaslı istehsaldan istifadə edərək genişmiqyaslı idarəetmə çipləri də qururuq .”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Andrew Zinin tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş 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

Gerwin Koolstra və digərləri, Helium üzərində mikrodalğalı fotonun elektronla güclü birləşməsi, Nature Physics (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03342-z .

K. E. Castoria və digərləri, CMOS idarəetmə platformasından istifadə edərək helium üzərində elektronların selektiv şəkildə yerləşdirilməsi, Tətbiqi Fiziki İcmal (2026). DOI: 10.1103/pq6h-679f

Jurnal məlumatları: Tətbiqi Fiziki İcmal , Təbiət Fizikası  

Əsas anlayışlar

SuperkeçiricilikKvant nöqtələriKvant mayeləri və bərk maddələrSuperkeçiricilərBu 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 →

Endryu Zinin

Fizika üzrə magistr dərəcəsi və tədqiqat təcrübəsi. Uzun müddət elm xəbərləri həvəskarı. Science X-in redaksiya uğurunda əsas rol oynayır. Tam profil →

© 2026 Science X Network