کشف ماده جدیدی برای تحول کامپیوتر های کوانتومی

کشف ماده جدیدی برای تحول کامپیوتر های کوانتومی

به گزارش گردو دانلود، پژوهشگران دانشگاه ایالتی نورث کارولینا موفق به ابداع ماده مغناطیسی جدیدی برای کامپیوتر های کوانتومی اسپینترونیک معروف به کیو-سیلیکون(Q-silicon) شده اند که می تواند انقلابی در این عرصه ایجاد نماید.


به گزارش گردو دانلود به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، سیلیکون در عرصه الکترونیک برای دهه های متمادی سلطنت کرده است و الان یک نسخه جدید از آن می تواند به گسترش استفاده از آن در آینده کمک نماید.
ویفرهای سیلیکونی یک گام کلیدی در تولید نیمه رساناها هستند، اما به زودی ممکنست با ماده جدیدی به نام کیو-سیلیکون برای کامپیوتر های کوانتومی و دستگاه های اسپینترونیک جایگزین شوند.
مهندسان دانشگاه ایالتی نورث کارولینا(NCSU) شکل بطورکامل جدیدی از این ماده به نام کیو-سیلیکون را کشف کرده اند که خاصیت های جدیدی دارد و می تواند کاربردهای مهمی در کامپیوتر های کوانتومی و اسپینترونیک داشته باشد.
اسپینترونیک(Spintronics) یا اسپین الکترونیک به مطالعه اسپین الکترون و گشتاور مغناطیسی مربوط به آن برای کاربرد در ادوات حالت جامد گفته می شود.
اسپینترونیک علم استفاده از چرخش یا اسپین الکترون ها در الکترونیک است. اسپینترونیک بطور اساسی با الکترونیک معمولی متفاوت می باشد. در آن علاوه بر بار الکترون، اسپین نیز به عنوان یک درجه آزادی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. این امر به مفهوم امکان ذخیره یا انتقال حجم داده بیشتر است.
الکترون در اتم، علاوه بر این که تحت تأثیر نیروی جاذبه هسته به دور آن می چرخد، دارای یک حرکت چرخشی به دور خود نیز است. این نوع چرخش را اصطلاحا اسپین الکترون می گویند.
در اسپینترونیک، حالت بالا و پایین اسپینی بجای صفر و یک یا مثبت و منفی استفاده می شود و در آینده تحولی در دستگاه های ریزالکترونیکی به وجود خواهد آورد. این خاصیت برای ساخت دستگاه های باینری بسیار کوچک یعنی در مقیاس اتمی مورد استفاده قرار می گیرد که انرژی کمتری لازم خواهند داشت.
کامپیوتر های کوانتومی اسپینترونیک انقلابی ترین مفهوم در بین تمام دستگاه های اسپینترونیک هستند.
حالا پژوهشگران دانشگاه نورث کارولینا کشف خودرا با شلیک پالس های لیزری به سیلیکون غیر منظم به مدت تنها چند نانوثانیه انجام داد که آنرا پیش از این که به سرعت سرد شود و باردیگر سخت شود، ذوب کرد. این کار، یک شکل جدید از سیلیکون ایجاد کرد که پژوهشگران آنرا Q-silicon نامیدند. آنها قبلا نیز در مورد کربن چنین کاری کرده بودند که آنرا Q-carbon نامیدند.
کیو-سیلیکون دارای چند خاصیت جدید است که سیلیکون قدیمی معمولی فاقد آنهاست. با اهمیت ترین آنها فرومغناطیس بودن آن در دمای اتاق است.
فِرومغناطیس(Ferromagnetism) به پدیده ایجاد گشتاور مغناطیسی موازی در اثر برهم کنش تبادلی در دماهای پایین تر از نقطه بحرانی(دمای کوری Tc) گفته می شود.
موادی که این خاصیت را داشته باشند، فرومغناطیس یا فرومگنت نامیده می شوند. این مواد می توانند در نبودِ میدان خارجی، مغناطش خودبخودی(Ms) غیر صفر داشته باشند. این مقدار در دمای صفر مطلق به بیشترین میزان خود رسیده و در دمای کوری به صفر می رسد.
این نوع مغناطیس برای تعدادی از روش های ذخیره سازی داده ها حیاتیست و می تواند به باز کردن یک میدان نوظهور به نام اسپین ترونیک کمک نماید که همانطور که از نامش پیداست، داده ها را بجای بار آنها در اسپین الکترون ها منتقل و ذخیره می کند و پتانسیل این را دارد که دستگاهها را کوچک تر، سریع تر و کارآمدتر کند.
این خاصیت همین طور می تواند آنرا به یک ماده عالی برای کامپیوتر های کوانتومی تبدیل کند که می توانند اطلاعات را نه فقط در صفر و یک، بلکه در برهم نهی هر دو بطور همزمان ذخیره کنند.
این خاصیت به دانشمندان اجازه می دهد تا محاسبات را بسیار پیشرفته تر از هر کامپیوتر سنتی انجام دهند.
بااینکه خاصیت جدید کیو-سیلیکون فقط فرومغناطیس بودن آن نیست. کیو-سیلیکون همین طور سختی و ابررسانایی بیشتری را در مقایسه با مواد معمولی نشان داده است که هر دو، خاصیت هایی هستند که می توانند در اسپینترونیک و محاسبات کوانتومی کمک کننده باشند.
جی نارایان، نویسنده مسئول این مطالعه اظهار داشت: کشف کیو-سیلیکون می تواند با افزودن قابلیت های جدید مانند اسپینترونیک یا محاسبات کوانتومی مبتنی بر اسپین، ریزالکترونیک مدرن را متحول کند.
وی ادامه داد: بطور خلاصه، کیو-سیلیکون یک سکوی ایده آل برای ادغام اسپینترونیک با ریزالکترونیک بر روی یک تراشه فراهم می آورد.
این پژوهش در مجله Material Research Letters انتشار یافته است.




منبع:

1402/04/14
12:38:40
5.0 / 5
359
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۳ بعلاوه ۲
لینک دوستان گردو دانلود