3.3 C
بروكسل
الاثنين، ديسمبر شنومكس، شنومكس

العلماء يطورون منصة تجريبية لـ "الثورة الكمومية الثانية"

إخلاء المسؤولية: المعلومات والآراء الواردة في المقالات هي تلك التي تنص عليها وهي مسؤوليتهم الخاصة. النشر في The European Times لا يعني الموافقة تلقائيًا على وجهة النظر ، ولكن الحق في التعبير عنها.

المزيد من المؤلف

svg٪ 3E - العلماء يطورون منصة تجريبية لـ "الثورة الكمومية الثانية"

أبلغ العلماء عن تكوين بولاريتونات موجة المادة في شبكة بصرية ، وهو اكتشاف تجريبي يتيح إجراء دراسات لنموذج مركزي لعلوم وتكنولوجيا الكم من خلال محاكاة كمومية مباشرة باستخدام ذرات شديدة البرودة.


يلقي اكتشاف بولاريتونات الموجة المادية ضوءًا جديدًا على تقنيات الكم الضوئية

يوفر البحث المنشور في مجلة Nature Physics منصة جديدة لـ "ثورة الكم الثانية".

يأتي تطوير المنصات التجريبية التي تعمل على تطوير مجال علوم وتكنولوجيا الكم (QIST) مع مجموعة فريدة من المزايا والتحديات المشتركة لأي تقنية ناشئة. أبلغ باحثون في جامعة ستوني بروك ، بقيادة دومينيك شنيبل ، عن تكوين بولاريتونات موجة المادة في شبكة بصرية ، وهو اكتشاف تجريبي يسمح بدراسات نموذج QIST المركزي من خلال محاكاة كمومية مباشرة باستخدام ذرات شديدة البرودة. يتوقع العلماء أن أشباه الجسيمات الجديدة ، التي تحاكي الفوتونات المتفاعلة بقوة في المواد والأجهزة ولكنها تتحايل على بعض التحديات الكامنة ، ستفيد في التطوير الإضافي لمنصات QIST التي تستعد لإحداث ثورة في تكنولوجيا الحوسبة والاتصالات.



تم تفصيل نتائج البحث في ورقة بحثية نشرت في المجلة فيزياء الطبيعة.

تلقي الدراسة الضوء على الخصائص الأساسية للبولاريتون وظواهر الأجسام المتعددة ذات الصلة ، وتفتح إمكانيات جديدة لدراسات المادة الكمومية الاستقطابية.

يتمثل أحد التحديات المهمة في العمل مع منصات QIST القائمة على الفوتون في أنه في حين أن الفوتونات يمكن أن تكون ناقلات مثالية للمعلومات الكمومية ، فإنها لا تتفاعل عادةً مع بعضها البعض. كما أن عدم وجود مثل هذه التفاعلات يمنع التبادل المتحكم فيه للمعلومات الكمية فيما بينها. وجد العلماء طريقة للتغلب على هذا من خلال اقتران الفوتونات بالإثارة الثقيلة في المواد ، وبالتالي تكوين البولاريتون ، وهجينة تشبه الوهم بين الضوء والمادة. ومن ثم ، فإن التصادم بين أشباه الجسيمات الثقيلة يجعل من الممكن للفوتونات أن تتفاعل بشكل فعال. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تنفيذ عمليات البوابة الكمومية القائمة على الفوتون ، وفي نهاية المطاف تنفيذ بنية تحتية كاملة لـ QIST.


ومع ذلك ، فإن التحدي الرئيسي هو العمر المحدود لهذه البولاريتونات القائمة على الفوتون بسبب اقترانها الإشعاعي بالبيئة ، مما يؤدي إلى التحلل التلقائي غير المنضبط وفك الترابط.

svg٪ 3E - العلماء يطورون منصة تجريبية لـ "الثورة الكمومية الثانية"

يُظهر العرض الفني لنتائج البحث في دراسة Polariton أن الذرات الموجودة في شبكة بصرية تشكل مرحلة عازلة (على اليسار) ؛ تتحول الذرات إلى بولاريتونات بموجة مادة عبر اقتران فراغ بوساطة إشعاع الميكروويف الذي يمثله اللون الأخضر (المركز) ؛ البولاريتونات تصبح متحركة وتشكل طور مائع فائق لاقتران فراغ قوي (يمين). الائتمان: ألفونسو لانوزا / مختبر شنيبل / جامعة ستوني بروك.

وفقًا لشنيبل وزملائه ، فإن أبحاثهم المنشورة حول البولاريتون تتغلب تمامًا على مثل هذه القيود التي يسببها الانحلال التلقائي. يتم نقل جوانب الفوتون في بولاريتوناتها بالكامل بواسطة موجات المادة الذرية ، والتي لا توجد لها عمليات الانحلال غير المرغوب فيها. تفتح هذه الميزة الوصول إلى أنظمة المعلمات التي لم يتم الوصول إليها أو لم يتم الوصول إليها بعد في الأنظمة الاستقطابية القائمة على الفوتون.

يقول شنيبل: "لقد سيطر تطور ميكانيكا الكم على القرن الماضي ، و" ثورة كمومية ثانية "نحو تطوير QIST وتطبيقاتها تجري الآن على قدم وساق في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك في شركات مثل IBM و Google و Amazon" ، أستاذ بقسم الفيزياء والفلك بكلية الآداب والعلوم. "يسلط عملنا الضوء على بعض التأثيرات الميكانيكية الكمومية الأساسية التي تهم أنظمة الكم الضوئية الناشئة في QIST بدءًا من أشباه الموصلات النانوية إلى الديناميكا الكهربية الكمومية للدائرة."


أجرى باحثو Stony Brook تجاربهم على منصة تتميز بذرات شديدة البرودة في شبكة بصرية ، وهي منظر طبيعي محتمل يشبه صندوق البيض يتكون من موجات ضوئية ثابتة. باستخدام جهاز تفريغ مخصص يتميز بأشعة الليزر ومجالات تحكم مختلفة ويعمل في درجة حرارة النانو كلفن ، قاموا بتنفيذ سيناريو تقوم فيه الذرات المحاصرة في الشبكة الشبكية بـ "ارتدائها" بسحب من الإثارات الفراغية المصنوعة من موجات المادة الهشة الزائلة.

وجد الفريق ، نتيجة لذلك ، أن الجسيمات المستقطبة تصبح أكثر قدرة على الحركة. تمكن الباحثون من فحص هيكلهم الداخلي مباشرة عن طريق هز الشبكة بلطف ، وبالتالي الوصول إلى مساهمات موجات المادة وإثارة الشبكة الذرية. عندما تُترك بمفردها ، تقفز بولاريتونات موجة المادة عبر الشبكة ، وتتفاعل مع بعضها البعض ، وتشكل أطوارًا ثابتة من مادة شبه الجسيمات.

يوضح شنيبل: "من خلال تجربتنا أجرينا محاكاة كمومية لنظام إكسيتون بولاريتون في نظام جديد". "السعي لأداء مثل هذا analogue’ simulations, which in addition areالتناظرية "بمعنى أن المعلمات ذات الصلة يمكن طلبها بحرية ، تشكل بحد ذاتها اتجاهًا مهمًا داخل QIST."

المرجع: "تشكيل بولاريتونات موجة المادة في شبكة بصرية" بقلم جونهيوك كوون ويونغشين كيم وألفونسو لانوزا ودومينيك شنيبل ، 31 مارس 2022 ، فيزياء الطبيعة.
DOI: 10.1038/s41567-022-01565-4

شمل بحث ستوني بروك طلاب الدراسات العليا جونهيوك كوون (حاليًا باحث ما بعد الدكتوراة في مختبر سانديا الوطني) ويونغشين كيم وألفونسو لانوزا.

تم تمويل العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم (المنحة # NSF PHY-1912546) بتمويل إضافي من مركز جامعة ولاية نيويورك لعلوم المعلومات الكمومية في لونغ آيلاند.

  • الاوسمة المتعلقة بالخدمة (تاج)
  • # عصائر
- الإعلانات -
- الإعلانات -
- الإعلانات - بقعة_صورة

يجب أن يقرأ

أحدث المقالات