با تکنیک استفاده از باریکه نور در خلق تراشه‌های رایانه‌ای قابل بازنویسی، نوید محاسبات کوانتومی فوق سریع یک گام به واقعیت نزدیکتر شده است. پژوهشگرانی از کالج شهری نیویورک (CCNY) و دانشگاه کالیفرنیای برکلی (UCB) از نور برای کنترل اسپین هسته یک اتم بمنظور کدگذاری اطلاعات استفاده کردند.
این تکنیک می‌تواند راه را به سوی محاسبات کوانتومی، یک جهش بزرگ به سمت رایانه‌هایی با سرعت پردازش بسیار بالا، هموار کند. افزاره‌های الکترونیکی رایج در حال رسیدن به سرعت پردازش بالاتر هستند و اساس کار آنها الگودهی نیمه‌رسانا برای خلق تراشه یا مدار مجتمع است. اتصالات درونی این الگوها بمانند بزرگراه‌هایی برای حمل اطلاعات هستند، ولی اشکالی در آنها وجود دارد.
دکتر جفری رایمر، استاد UCB، توضیح داد: «همینکه تراشه چاپ شد دیگر نمی‌توان آن را تغییر داد.» این گروه راه گریز از این مسائل را در علوم نوظهور اسپینترونیک و محاسبات کوانتومی پیدا کرده است.
آنها تکنیکی برای استفاده از نور لیزر در الگودهی صف‌بندی «اسپین» اتم‌ها ارائه کرده‌اند، بگونه‌ای که بتواند آزادانه قابل بازنویسی باشد. چنین تکنیکی ممکن است روزی منجر به مدارهای اسپینترونیکی قابل بازنویسی شود. با اینحال، تلاش برای استفاده از الکترون در محاسبات کوانتومی بدلیل عقب و جلو شدن بسیار سریع اسپین الکترونی بی‌نتیجه بوده است.
الگوی نورافشانی شده، اسپین همه هسته‌های اتمی را هم‌خط کرده و یک مدار اسپینترونیکی خلق کرد. کارلوس مریلیز، استاد CCNY، گفت: «چیزی که شما خواهید داشت، تراشه‌ای است که می‌تواند آزادانه فقط با استفاده از یک باریکه نوری پاک شده و بازنویسی شود.» تغییر الگوی نور می‌تواند بلافاصله آرایش مدار را عوض کند. او افزود: «اگر شما بتوانید واقعا با یک باریکه نوری بازنویسی کنید و این الگو را عوض کنید خواهید توانست ریخت مدار را با نیازهای مختلف سازگار کنید. تصور کنید که از یک چنین سیستمی چه کاری میتوانید بخواهید تا برایتان انجام دهد!»
این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature Communication منتشر کرده‌اند.
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو
این تکنیک می‌تواند راه را به سوی محاسبات کوانتومی، یک جهش بزرگ به سمت رایانه‌هایی با سرعت پردازش بسیار بالا، هموار کند. افزاره‌های الکترونیکی رایج در حال رسیدن به سرعت پردازش بالاتر هستند و اساس کار آنها الگودهی نیمه‌رسانا برای خلق تراشه یا مدار مجتمع است. اتصالات درونی این الگوها بمانند بزرگراه‌هایی برای حمل اطلاعات هستند، ولی اشکالی در آنها وجود دارد.
دکتر جفری رایمر، استاد UCB، توضیح داد: «همینکه تراشه چاپ شد دیگر نمی‌توان آن را تغییر داد.» این گروه راه گریز از این مسائل را در علوم نوظهور اسپینترونیک و محاسبات کوانتومی پیدا کرده است.
آنها تکنیکی برای استفاده از نور لیزر در الگودهی صف‌بندی «اسپین» اتم‌ها ارائه کرده‌اند، بگونه‌ای که بتواند آزادانه قابل بازنویسی باشد. چنین تکنیکی ممکن است روزی منجر به مدارهای اسپینترونیکی قابل بازنویسی شود. با اینحال، تلاش برای استفاده از الکترون در محاسبات کوانتومی بدلیل عقب و جلو شدن بسیار سریع اسپین الکترونی بی‌نتیجه بوده است.
نمای نزدیک از پایه استفاده شده برای نگهداری نمونه آرسنید گالیوم (نیمه‌رسانا)، که نشان‌دهنده سیم‌پیچ فرکانس رادیویی برای دستکاری پالسی اسپین است.
برای فرونشانی سوئیچ تصادفی اسپین الکترون، این پژوهشگران از نور لیزر برای تولید مگنت‌های بادوام اسپین هسته‌ای که بتوانند اسپین الکترون‌ها را بکشند، هل دهند یا تثبیت کنند، استفاده کردند. آنها این کار را با نورافشانی نمونه آرسنید گالیوم - همان نیمه‌رسانایی که در تراشه‌های تلفن همراه استفاده می‌شود - با یک الگوی نوری انجام دادند، مشابه کاری که لیتوگرافی در مدارهای مجتمع انجام می‌دهد.الگوی نورافشانی شده، اسپین همه هسته‌های اتمی را هم‌خط کرده و یک مدار اسپینترونیکی خلق کرد. کارلوس مریلیز، استاد CCNY، گفت: «چیزی که شما خواهید داشت، تراشه‌ای است که می‌تواند آزادانه فقط با استفاده از یک باریکه نوری پاک شده و بازنویسی شود.» تغییر الگوی نور می‌تواند بلافاصله آرایش مدار را عوض کند. او افزود: «اگر شما بتوانید واقعا با یک باریکه نوری بازنویسی کنید و این الگو را عوض کنید خواهید توانست ریخت مدار را با نیازهای مختلف سازگار کنید. تصور کنید که از یک چنین سیستمی چه کاری میتوانید بخواهید تا برایتان انجام دهد!»
این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature Communication منتشر کرده‌اند.
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو