إن الجسيمات المتشابكة ــ تلك التي تتمتع بحالات كمومية تظل مترابطة بغض النظر عن المسافة بينها ــ مهمة بالنسبة للعديد من التقنيات الكمومية. يمكن للأجهزة التي تسمى مقسمات زوج كوبر، من حيث المبدأ، توليد مثل هذه الجسيمات المتشابكة عن طريق فصل الإلكترونات التي تقترن داخل المواد فائقة التوصيل، ولكن العملية اعتبرت عشوائية للغاية ولا يمكن السيطرة عليها بحيث لا تكون ذات فائدة عملية.

الفيزيائيون في جامعة آلتو وقد طرح باحثون وزملاؤه في فنلندا الآن اقتراحًا نظريًا يشير إلى أن أزواج الإلكترونات هذه يمكن في الواقع تقسيمها حسب الطلب عن طريق تطبيق جهود تعتمد على الزمن على نقاط كمومية موضوعة على جانبي شريط فائق التوصيل. هذه التقنية، التي تحافظ على حالة التشابك للإلكترونات المنفصلة، ​​قد تساعد في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي تستخدم الإلكترونات المتشابكة كبتات كمية (qubits).

عندما يتم تبريد مادة تقليدية فائقة التوصيل إلى درجات حرارة منخفضة جدًا، فإن الإلكترونات الموجودة بداخلها تتغلب على التنافر المتبادل وتقترن. وتنتشر هذه الأزواج المسماة بأزواج كوبر عبر المادة دون أي مقاومة. تكون الإلكترونات المقترنة متشابكة بشكل طبيعي، مع دوران يشير في اتجاهين متعاكسين. إن استخراج وفصل أزواج الإلكترونات هذه مع الحفاظ على تشابكها سيكون مفيدًا لمجموعة كبيرة من التطبيقات، بما في ذلك الحوسبة الكمومية، لكن القيام بذلك ليس بالمهمة السهلة.

في آخر العمل، والذي تم تفصيله في المراجعة البدنية ب، الفيزيائيون بقيادة المنظر كريستيان فليندت اقتراح طريقة جديدة لتشغيل مقسم زوج كوبر. يتكون تصميمهم من شريط فائق التوصيل يحتوي على قطبين كهربائيين ومقترن بنقطتين كموميتين (قطع نانوية من مادة شبه موصلة) على جانبي الشريط. عندما يتم تطبيق جهد على الأقطاب الكهربائية، يتم سحب إلكترونات كوبر المزدوجة داخل الموصل الفائق إلى طرف شريط الموصلية الفائقة وتصبح منفصلة، ​​حيث تستوعب كل نقطة كمومية إلكترونًا منفصلاً واحدًا في كل مرة. ويمكن بعد ذلك تمرير هذه الإلكترونات المنفصلة عبر سلك نانوي.

الفولتية التي تعتمد على الوقت

إن مفتاح إعداد الفريق هو أن الجهد الكهربي المطبق على القطب الموجود على جانب واحد من الشريط يختلف بمرور الوقت، بحيث يتم تقسيم زوجين من أزواج كوبر وإخراجهما خلال كل تذبذب دوري. "في التجارب التي أجريت حتى الآن، ظلت الفولتية المطبقة ثابتة،" يشرح فليندت. "في اقتراحنا، نوضح كيف يمكن التحكم في تقسيم أزواج كوبر من خلال الفولتية المعتمدة على الوقت المطبقة على الجهاز."

بناءً على حساباتهم، يقدر فليندت وزملاؤه أن مقسم أزواج كوبر الخاص بهم يمكنه فصل الإلكترونات المتشابكة عند تردد في نطاق جيجاهيرتز. تعمل معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة بدورات ساعة في هذا النطاق، وبالنسبة للعديد من التقنيات الكمومية، من المهم أن يكون لديك مصدر سريع مماثل للجسيمات المتشابكة. في الواقع، يقول الفريق إن الجمع بين عدة مقسمات معًا يمكن أن يساعد في تشكيل الأساس لجهاز كمبيوتر كمي يعمل باستخدام الإلكترونات المتشابكة.

التجريبيون مدعوون إلى "التقاط العصا"

قرر فيزيائيو آلتو إجراء دراستهم لأنهم أدركوا أن هناك حاجة للتحكم في انقسام أزواج كوبر. كان التحدي الأكبر الذي واجههم هو معرفة كيفية تغيير الفولتية في الوقت المناسب بحيث يتم تقسيم أزواج كوبر حسب الطلب. وبالتطلع إلى المستقبل، يعتقدون أنه من الممكن تحقيق اقتراحهم تجريبيًا، ويأملون أن "يلتقط التجريبيون العصا".

يقول فليندت: "سيكون من المثير للاهتمام أيضًا استكشاف كيفية دمج مقسم كوبر المزدوج عند الطلب في دائرة إلكترونية كمومية أكبر لتطوير معالجة المعلومات الكمومية". عالم الفيزياء.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/controllable-cooper-pair-splitter-could-separate-entangled-electrons-on-demand/