บาคาร่าเว็บตรง คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ดีที่สุดในปัจจุบันมีควอนตัมบิต (qubits) น้อยกว่า 100 บิต แต่การใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมในอนาคตอาจต้องใช้หลายล้านบิตหรือมากกว่านั้น การหาพื้นที่สำหรับ qubits จำนวนมากนั้นจะทำได้ยาก ไม่ว่า qubits นั้นจะทำมาจากไอออนที่ติดอยู่ ตัวนำยิ่งยวด จุดควอนตัม หรือเทคโนโลยีอื่นๆ นอกจากนี้ เมื่อจำนวน qubit เพิ่มขึ้น
ปริมาณการเดินสายที่จำเป็นในการควบคุมและเชื่อมต่อ
ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน สายไฟทั้งหมดเหล่านี้สร้างความร้อน ทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดมากขึ้น เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้Ensar Vahapogluและเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยนิวเซาธ์เวลส์ (UNSW) ประเทศออสเตรเลียได้พัฒนาอุปกรณ์ต้นแบบที่แทนที่สายไฟด้วยเครื่องสะท้อนเสียงไดอิเล็กทริกที่อยู่เหนือชิปที่มีจุดควอนตัมซิลิคอน อนุภาคขนาดนาโนเมตรเหล่านี้มีเปลือกนอกและแกนในที่ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ และมีคุณสมบัติ เช่น การหมุนรอบอิเล็กตรอนของอิเล็กตรอนและโมเมนต์แม่เหล็กที่เกี่ยวข้องซึ่งทำให้สามารถทำหน้าที่เป็นคิวบิตได้
การออกแบบของทีม UNSW ช่วยเพิ่มพื้นที่ว่างอันมีค่าในขณะที่ส่งสนามแม่เหล็กที่สม่ำเสมอทั่วทั้งชิป ทำให้สามารถควบคุมการหมุนของอิเล็กตรอนในจุดควอนตัมทั้งหมดได้พร้อม ๆ กันในลักษณะที่ใช้พลังงานน้อยลงและทำให้เกิดความร้อนน้อยลง
ภาพถ่ายของผลึกอิเล็กทริกเรโซเนเตอร์การเชื่อมต่อ Qubitภาพถ่ายของคริสตัลไดอิเล็กทริกเรโซเนเตอร์ (สีแดง) ที่ประกอบอยู่บนชิปควอนตัมซิลิกอนที่เชื่อมต่อกับแผงวงจร (สีดำ) ความแปลกใหม่ของการออกแบบนี้อยู่ในเทคโนโลยีชิปซิลิกอนเนื่องจากจุดควอนตัมก่อตัวขึ้นบนโครงสร้างที่มีขนาดเล็กมากและทำหน้าที่เป็น “รัง” ของอิเล็กตรอน สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยสามารถควบคุมคุณสมบัติการหมุนของอิเล็กตรอนได้โดยตรงซึ่งเรียกว่าการควบคุมการหมุนที่สอดคล้องกันผ่านสนามแม่เหล็กที่สม่ำเสมอซึ่งรักษาสถานะการหมุนของจุดควอนตัม
การสร้างอุปกรณ์นี้ทำให้ Vahapoglu และทีมงาน
ลดขนาดพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับบ้านทั้งหลังและจัดการสถาปัตยกรรม qubit ได้หลายระดับ เส้นทางสู่การพัฒนา เพื่อใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่จากการออกแบบ qubit ใหม่ Vahapoglu และเพื่อนร่วมงานระบุการปรับเปลี่ยนหลายอย่าง หนึ่งคือการใช้ซับสเตรตที่แตกต่างกันสำหรับชิปรวมที่มีจุดควอนตัมเพื่อลดความต้องการพลังงานอย่างมากสำหรับการสังเกตการควบคุมที่สอดคล้องกัน อีกประการหนึ่งคือการปรับปรุงปัจจัยด้านคุณภาพของไดอิเล็กตริกเรโซเนเตอร์ เกทซิลิกอนสองควิบิตมีความเที่ยงตรง 98%
การนำการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ไปใช้จะช่วยปรับปรุงเวลาที่เชื่อมโยงกัน นั่นคือเวลาที่ qubits ยังคงอยู่ในการซ้อนทับของสถานะที่เป็นไปได้ทั้งหมด เพื่อให้พวกเขาสามารถรับรู้การทำงานของประตูควอนตัมโดยใช้รูปแบบการควบคุมทั่วโลก เมื่อพวกเขาบรรลุเป้าหมาย Vahapoglu กล่าวว่า “เราเชื่อว่าซิลิกอนสปิน qubits จะเป็นผู้ท้าชิงที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นสำหรับบัลลังก์ของแพลตฟอร์มโปรเซสเซอร์ควอนตัมชั้นนำ”
ทีมงานของ Shahani หวังว่าข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับการเติบโตของผลึกควอซิกคริสตัลจะเป็นแนวทางที่มีคุณค่าในการพัฒนากระบวนการทางอุตสาหกรรมที่สามารถผลิตผลึกควอซิกคริสตัลขนาดใหญ่และมีคุณภาพสูงได้ ในทางกลับกัน อาจนำไปสู่การฟื้นตัวของความสนใจในเชิงพาณิชย์ในวัสดุแปลกใหม่ ซึ่งอาจเปิดช่องทางใหม่ในการวิจัยสู่การใช้งานจริง
อันตรกิริยาที่รุนแรงระหว่างอิเล็กตรอนสามารถทำให้เกิดโมเมนต์แม่เหล็กเฉพาะที่ปรากฏในวัสดุอินทรีย์สองมิติ (2D) ข้อมูลเชิงลึกนี้มาจากการศึกษาโดยนักวิจัยที่มหาวิทยาลัย Monash ในออสเตรเลีย ซึ่งสร้างวัสดุนาโนที่เป็นโลหะและอินทรีย์โดยมีโมเลกุลจัดเรียงอยู่ในรูปทรงที่เรียกว่าคาโงเมะ ซึ่งเป็นรูปทรงคล้ายดาวซึ่งประกอบด้วยสามเหลี่ยมด้านเท่าที่มีการแบ่งมุม วัสดุและคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ผิดปกติสามารถนำไปใช้
ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โซลิดสเตตรุ่นต่อไปได้
วัสดุ 2 มิติที่มีโครงสร้างผลึกคาโงเมะประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่มีลักษณะผิดปกติ ตัวอย่างเช่น ฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอนสามารถรบกวนการทำลายล้าง ส่งผลให้สถานะอิเล็กทรอนิกส์ที่มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นสูง ซึ่งอนุภาคมีปฏิสัมพันธ์อย่างรุนแรงต่อกันและกัน ความสัมพันธ์ที่รุนแรงเหล่านี้สามารถนำไปสู่ปรากฏการณ์ควอนตัมหลายช่วง รวมถึงการเรียงลำดับแม่เหล็กของการหมุนอิเล็กตรอนแบบไม่มีคู่ซึ่งสามารถผลิตได้ เช่น เฟสเฟอร์โรหรือแอนติเฟอโรแมกเนติก ของเหลวสปินควอนตัม และเฟสโทโพโลยีที่ผิดปกติ ขั้นตอนเหล่านี้ล้วนมีประโยชน์สำหรับเทคโนโลยีนาโนอิเล็กทรอนิกส์และสปินทรอนิกส์ขั้นสูง
ในขณะที่นักฟิสิกส์เคยสังเกตความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนกับอิเล็กตรอนอย่างแรงในผลึกคาโงเมะอนินทรีย์ พวกเขาไม่ได้ทำในระบบอินทรีย์ ระบบดังกล่าวมีความน่าสนใจสำหรับนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ เนื่องจากสามารถสังเคราะห์ได้โดยใช้วิธีการที่ใช้งานได้หลากหลาย ปรับขยายได้ ปรับขนาดได้ และคุ้มค่า – ผ่านกระบวนการประกอบตัวเองและประสานโลหะกับลิแกนด์ เป็นต้น
แม่เหล็กเกิดจากรูปทรงเรขาคณิตคะโงะเมะ
ในงานชิ้นใหม่นี้ นักวิจัยที่นำโดยAgustin Schiffrinได้ศึกษาโครงงานโลหะอินทรีย์ 2 มิติ (MOF) ที่มีโครงสร้างประกอบด้วยโมเลกุลไดซิยาโนแอนทราซีน (DCA) ที่เชื่อมโยงกันในโครงสร้างคาโกเมะผ่านอะตอมของทองแดง 2D MOF ถูกวางบนพื้นผิวสีเงิน นักวิจัยพบว่า MOF โฮสต์ช่วงเวลาแม่เหล็กที่จำกัดเฉพาะตำแหน่งโดยใช้การวัดด้วยกล้องจุลทรรศน์โพรบสแกนที่แม่นยำของอะตอม (SPM) พวกเขาสำรองผลลัพธ์เหล่านี้ด้วยการคำนวณทางทฤษฎีซึ่งแสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กเป็นผลตามธรรมชาติของรูปทรงคาโงเมะของโครงสร้าง
ชิฟฟรินอธิบายว่าการปรากฏตัวของโมเมนต์แม่เหล็กในพื้นที่เหล่านี้เผยให้เห็นตัวเองโดยการทดลองผ่านการสังเกตผลกระทบของคอนโด ปรากฏการณ์หลายร่างกายนี้เกิดขึ้นเมื่อโมเมนต์แม่เหล็กถูกคัดกรองโดย “ทะเล” ของอิเล็กตรอนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น จากโลหะที่อยู่เบื้องล่าง Dhaneesh Kumarสมาชิกในทีมสามารถตรวจจับเอฟ เฟ กต์ได้ และการมีอยู่ของมันบ่งบอกว่าวัสดุนั้นต้องโฮสต์ช่วงเวลาแม่เหล็ก
นักวิจัยเน้นว่าสนามแม่เหล็กเป็นผลโดยตรงจากปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนกับอิเล็กตรอนอย่างแรง ซึ่งจะปรากฏก็ต่อเมื่อส่วนประกอบปกติที่ไม่ใช่แม่เหล็กของ 2D MOF ถูกจัดเรียงในรูปทรงคาโงเมะ อันตรกิริยาเหล่านี้ขัดขวางการจับคู่อิเล็กตรอนอย่างมีประสิทธิภาพ และการหมุนของอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่เหล่านี้จะทำให้เกิดโมเมนต์แม่เหล็กในท้องถิ่นที่สังเกตได้ บาคาร่าเว็บตรง
