fbTrack
REKLAMA
REKLAMA

Nowe technologie

Kropki kwantowe nie poddają się fizyce kwantowej

Shutterstock
Naukowcy stworzyli sprzężone kropki kwantowe, które mogą służyć jako kubity. Drobny problem polega na tym, że ich zachowanie nie do końca jest zgodne z mechaniką kwantową.

Naukowcy z amerykańskiego Narodowego Instytut Standaryzacji i Technologii (NIST) stworzyli parę sprzężonych kropek kwantowych, które potencjalnie mogłyby służyć jako solidny bit kwantowy, czyli kubit, podstawowa jednostka informacji dla komputera kwantowego. Kropka kwantowa to niewielki obszar przestrzeni ograniczony w trzech wymiarach, w którym energia potencjalna uwięzionej w nim cząstki jest większa niż wartości występujące w otoczeniu (bariera potencjału). To takie małe wysepki ładunku elektrycznego, które zachowują się jak sztuczne atomy. Tak się je zresztą czasem nazywa.

Klasyczny komputer do przechowywania pamięci wykorzystuje binarne bity o jednej z dwóch stałych wartości 1 lub 0. Komputer kwantowy, kiedy już powstanie, przechowywałby informacje w kubitach, które mogą jednocześnie przyjmować wiele wartości. To zupełnie zmienia możliwości komputera, który mógłby wykonywać znacznie trudniejsze, bardziej złożone operacje i mieć potencjał do zrewolucjonizowania obliczeń.

W pobliżu pojedynczej kropki kwantowej elektrony mogą orbitować podobnie jak w atomie. Zatem, cząstki naładowane, zgodnie z równaniem Schrödingera, mogą zajmować tylko określone, dopuszczalne poziomy energetyczne. Na każdym poziomie energetycznym, elektron może zajmować szereg możliwych pozycji wytyczając „orbitę”, której kształt jest określony przez zasady teorii kwantowej. W tej sytuacji para sprzężonych kropek kwantowych może dzielić między sobą elektron, tworząc kubit.

Zespół kierowany przez NIST uzyskał kropki kwantowe w skomplikowanym procesie przepuszczania prądu elektrycznego przez grafen umieszczony w silnym polu magnetycznym. Dzięki temu elektrony znalazły się w dwóch koncentrycznych kręgach oddzielonych małą, pustą powłoką i zachowywały jak sprzężone kropki kwantowe.

„Po raz pierwszy naukowcy tak głęboko zbadali wnętrze sprzężonego kwantowego systemu kropek, obrazując rozkład elektronów z rozdzielczością atomową” - powiedział, pracujący przy projekcie, Daniel Walkup.

W poprzednim badaniu z użyciem grafenu, zespół zastosował mniejsze pole magnetyczne i znalazł strukturę pierścieni, przypominającą tort weselny, skupioną na pojedynczej kropce kwantowej, która stała się początkiem koncentrycznych pierścieni kwantowych.

Jednocześnie z nowym odkryciem pojawiła się jednak zagadka. Jak zauważył Walkup: „Sposób, w jaki elektrony są dzielone pomiędzy dwie sprzężone kropki, nie może być wyjaśniony przez przyjęte modele fizyki kwantowej kropki”. Co oznacza, że naukowcy po raz kolejny dowiedli, że mechanika kwantowa jest tylko kolejnym przybliżeniem, a nie ostateczną wiedzą. Teraz muszą rozwiązać tą zagadkę, jeśli sprzężone kropki kwantowe mają być wykorzystane jako kubity w komputerach kwantowych.

Źródło: rp.pl
REKLAMA
REKLAMA
REKLAMA
NAJNOWSZE Z RP.PL
REKLAMA
REKLAMA
REKLAMA
REKLAMA: automatycznie wyświetlimy artykuł za 15 sekund.
REKLAMA