محققان راهی برای اجرای محاسبات کوانتومی در دمای اتاق پیدا کردند

یکی از محدودیت‌های رایانش کوانتومی نیاز به دماهای بسیار پایین است، حالا اما محققان با یافتن راهی برای اجرای این سیستم‌ها در دمای اتاق، آنرا یک گام به فراگیر شدن نزدیکتر کرده‌اند.

در کامپیوترهای معمولی برای ذخیره داده از بیت های صفر و یک استفاده می‌شود اما در کامپیوترهای کوانتومی به این منظور کیوبیت یا کوانتوم بیت به کار برده می‌شود. کیوبیت در واقع یک سیستم کوانتومی-مکانیکی دو حالته است که با برخورداری از خاصیت برهم‌نهی می‌تواند همزمان دارای مقادیر صفر و یک باشد.

کیوبیت به عنوان هسته اصلی سیستم های کوانتومی تنها در مواد ابر رسانا قابل دستیابی است. ابررسانا بهترین کارایی را در دماهای بسیار پایین تا منفی ۲۷۳ درجه سلسیوس از خود بروز می دهد و همین عامل ساخت کامپیوتر کوانتومی را دشوار کرده است محققان دانشگاه «Linköping» سوئد برای حل این مشکل راهکاری یافته‌اند که بر استفاده از «سیلیکون کاربید» متکی است.

سیلیکون کاربید در دنیای کوانتوم ماده جدیدی نیست و پیش از هم این پتانسیل های آن در نگهداری کیوبیت مورد بررسی قرار گرفته اما اینبار محققان سوئدی دریافته‌اند که با اندکی اصلاح در خواص ساختاری آن می‌توان کوبیت را به شکلی مطلوب در این مواد حفظ کرد.

این تیم با استفاده از نظریه «تابعی چگالی» و مطالعات انکسار اشعه ایکس، مدلی را برای مراکز نقص در بلور سیلیکون کاربید یا SiC طراحی کرده‌اند. آنها با اصلاح  SiC در سطح اتم نقص‌هایی را در ساختار آن ایجاد کرده‌اند که امکان پایداری سازی کیوبیت‌ها در دمای اتاق را فراهم می‌کند.

پیش از این در مطالعات دیگری هم اصلاح ساختار اتمی برای پایدار سیازی کیوبیت در دمای اتاق بررسی شده بود اما در آنها از الماس استفاده شده در حالی که سیلیکون کاربید به مراتب ارزانتر از الماس است.

این تیم علی رغم دستیابی به موفقیتی قابل توجه در پایدار سازی سیستم کوانتومی در دمای اتاق هنوز با چالش‌های دیگری رو به رو است. فرایندی که آنها توسعه داده‌اند هنوز در ابتدای راه قرار دارد و برای دستیابی به بازدهی کاربردی به مدت‌ها زمان نیاز دارند با این حال گام بلندی را در راستای رواج کامپیوترهای کوانتومی برداشته‌اند.