ساخت کامپیوتر کوانتومی با بلورهای زمان
فیزیکدانان می خواهند با ساخت نوع عجیبی از ذره که پادذره خودش از یک بلور زمان است، در صدد طراحی یک کامپیوتر کوانتومی هستند که بسیار قابل اعتماد می باشد.
بلورهای زمان و شبه ذراتی به نام فرمیون‌های مایورانا به این دلیل که رفتار بسیار عجیب و غریبی دارند، در سال‌های اخیر توجهات را به سمت خود جلب کرده‌اند. پس کنار هم قرار دادن آنها برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی یک ازدواج عالی به نظر می رسد. اتحاد نظری این پدیده‌های فوق‌العاده توسط فیزیکدانانی از دانشگاه ملی سنگاپور به پیشنهاد رسید. آنان شباهت‌هایی را میان آن دو پیدا کردند که می تواند در کامپیوترهای کوانتومی مورد استفاده قرار بگیرد. در این تحقیق، به قدر کافی اطلاعات علمی وجود دارد که داستانِ یک قسمت از سریال پیشتازان فضا(Star Trek) را به طور کامل پشتیبانی کند. در اینجا نیاز است تا به جزئیات این یافته بزرگ بپردازیم.
در ابتدا باید گفت بلورهای زمان به بلورهای قدیمی عادی شباهت دارند؛ از این لحاظ که بر پایه واحدهای تکرار شونده قرار دارند. به جای اینکه این نوع بلورها در سه بعد فضا گسترده باشند، در طول زمان تکرار می شوند. نکته عجیب اینجاست که این رزونانس در حرکت ذرات بر یک منبع انرژی ثابت متکی نیست. اما قبل از اینکه نام «ماشین حرکت ابدی» را بر آنها بگذارید، باید بدانید که بلورهای زمان منبع انرژی رایگان نیستند؛ پس هیچ قانونی را زیر پا نمی گذارند. اما فیزیکدانان بر این باورند که می توانند با تبدیل آنها به «حالات جادویی» نقشی در ذخیره‌سازی اطلاعات داشته باشند.
خب اینجاست که فرمیون‌های مایورانا وارد عمل می شوند. این ذرات بنیادی فرضی که تقریبا ۸۰ سال پیش توسط یک فیزیکدان نظری به نام انریکو مایورانا به پیشنهاد رسید، پادذره خودشان هستند. می توان آنها را نوعی فرمیون در نظر گرفت. فرمیون‌ها دارای نیم اسپین هستند. برای بسیاری از ما که با کاربردهای چنین مفاهیمی آشنایی نداریم، آن ذرات را موادی درشت در نظر می گیریم که اتم‌ها را تشکیل می دهند. علی‌رغم یک قرن بررسی، هنوز موفق نشده‌ایم با یک ذره ویژه انریکو در طبیعت روبرو شویم.
اما شاید چیز بهتری در اختیار داشته باشیم؛ الکترون‌هایی که به گونه با یکدیگر همکاری می کنند که رفتار جمعی‌شان منجر به تولید چیزی مثل ِ فرمیون مایورانا می شود. این فرمیون‌ها را می توان وادار کرد به شکل منحصربفردی حرکت کنند. این ذرات می توانند مبنای خوبی برای انجام رایانش های کوانتومی باشند. باید به گونه‌ای از ذرات فرمیون بهره‌برداری کرد تا یک وسیله کاری ساخته شود. محققان در سال‌های اخیر به دستاوردهای خوبی در این زمینه رسیده‌اند، اما هنوز راه زیادی برای وارد کردن آنها به عرصه رقابت در پیش داریم. ساختن آن فرمیون‌ها از بلورهای زمان می تواند یک راهکار فوق‌العاده جدید را فراهم نماید.
محققان رفتار شبکه‌ای از ذرات را که به مانند بلور زمان عمل می کردند، مدل‌سازی نمودند و این ذرات الکترون‌هایی را به گوشه خود در قالب شبه ذرات مایورانا می فرستادند. دستکاری آن ذرات خاص باعث شد طوری رفتار کنند که گویی با جهش ناگهانی به هم پیوند می خورند. این حرکات می توانند در عملیات مربوط به طراحی کامپیوترهای کوانتومی نقش مفیدی داشته باشند. این مقاله در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.
ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: sciencealert.com
