(أخبار نانويرك) تخزين المعلومات ونقلها بطريقة الآحاد والأصفار البسيطة – كما هو الحال في تقنيات الحاسوب الكلاسيكية اليوم – غير كافٍ لتقنيات الكم قيد التطوير. الآن، قام باحثون من اليابان بتصنيع هوائي (أنتينا) من شأنه أن يساعد في استخدام شبكات المعلومات الكمومية بشكل عملي.
في دراسة نُشرت مؤخرًا في مجلة “Applied Physics Express” تحت عنوان (الكشف عن الإلكترونات المولدة ضوئيا في نقطة كمومية جانبية بهوائي يتذبذب بالبلازما)، قام باحثون من جامعة أوساكا وشركاء متعاونون بتحسين تحويل الفوتون إلى الإلكترون بشكل كبير بواسطة بنية نانوية معدنية، وهي خطوة مهمة إلى الأمام في تطوير التقنيات المتقدمة لمشاركة البيانات ومعالجتها.
يعتمد الحاسوب على قراءات أساسها عمليتي تشغيل و إيقاف البسيطة. من السهل اﻵن استخدام تقنية تُعرف تعتمد إلى تكرا رتضخيم هذه المعلومات وإعادة إرسالها عبر مسافات طويلة. تعتمد المعلومات الكمومية على قراءات أكثر تعقيدًا وأمانًا نسبيًا، مثل استقطاب الفوتون وتدوير الإلكترون.
تُعد أشباه الموصلات النانوية المعروفة بالنقاط الكمومية مواد اقترحها الباحثون لتخزين ونقل المعلومات الكمومية. ومع ذلك، فإن تقنيات التكرارات الكمومية لها بعض القيود – على سبيل المثال، الطرق الحالية لتحويل المعلومات القائمة على الفوتون إلى معلومات قائمة على الإلكترون غير فاعلة. وللتغلب على هذا التحدي في تحويل المعلومات ونقلها هو ما يسعى الباحثون في جامعة أوساكا معالجته.
“إن كفاءة تحويل فوتونات مفردة إلى إلكترونات مفردة في النقاط الكمومية لمركب زرنيخيد الغاليوم – من المواد الشائعة في أبحاث الاتصالات الكمومية – هي منخفضة جدًا حاليًا”. يوضح ريو فوكاي الباحث الرئيسي, ويضيف الباحث بأنه بناءً على ذلك، قمنا بتصميم هوائي نانوي – يتكون من حلَقات متحدة المركز صغيرة جدًا من معدن الذهب – لتركيز الضوء على نقطة كمومية واحدة، مما ينتج عنه قراءة الفولطية (جهد كهرائي) من أجهزتنا.
عزز الباحثون امتصاص الفوتون بعامل يصل إلى 9، مقارنةً بعدم استخدام الهوائي النانوي. بعد إضاءة نقطة كمومية واحدة، لم تكن معظم الإلكترونات المتولدة ضوئيًا محاصرة فيها، وبدلاً عن ذلك تتراكم كشوائب أو في مواقع أخرى في الجهاز. ومع ذلك، أعطت هذه الإلكترونات الزائدة قراءات جهد منخفضة يمكن تمييزها بسهولة عن تلك الناتجة عن إلكترونات النقطة الكمومية، وبذلك لم تعطل القراءة المطلوبة من الجهاز.
يقول الباحث أكيرا أويوا: “المحاكاة النظرية تشير إلى أنه يمكننا تحسين امتصاص الفوتون بما يصل إلى 25 ضعفا”. ويضيف الباحث بأن “تحسين محاذاة مصدر الضوء وتصنيع الهوائي النانوي بشكل أكثر دقة هي اتجاهات بحثية جارية لفريقنا البحثي.”
لهذه النتائج تطبيقات مهمة حيث يمتلك الباحثون الآن وسيلة لاستخدام الفوتونات النانوية الناشئة لتعزيز آفاق الاتصالات الكمومية وشبكات المعلومات القادمة. باستخدام خصائص الفيزياء المجردة مثل التشابك والتراكب، يمكن للتقنيات الكمومية بأن توفر أمنًا غير مسبوقًا للمعلومات ولمعالجة البيانات في العقود القادمة.
مترجم بتصرف من موقع Nanowerk
