Gelo rezonatorên nanomekanîk dikarin di warê kompîterên quantumî de bibin alîkar?

Ayşenûr Ozel 

Kompîter amûreke wisan e em li kê derê bin dikarin pê bigihîn agahiyan. Ji wan kompîterên bi qasî odeyekê em hatine asteke wisa kompîterên niha dikevin destê me û em dikarin biherin (bibin) her derê. Ev yek ji bo cîhanê pêşketineke gelekî mezin e. Lê belê kompîterên vê serdemê jî têrî me nakin. 

Ji bo me zûtir bigihîne agahiyan an jî agahiyan bigihînin cîhekî kompîterên quantûm pêşketineke gelekî mezin e. Kompîterên quantûmî bi rêbaz û prensîbên superpozîsyon û lihevbandorkirina quantumî yên fîzîkê li ser agahiyan dixebitin. Ji bo pirsgirekên tevlihev û dijwar ev kompîter wekî çareseriyên herî zû û baş tên dîtin. Kompîterên klasîk ji bo karên rojane baş in lê yên quantum ji bo simûlasyon û analîzkirina agahiyan yên di ceribandinên kîmyewî an dermanan alîkar in. 

Pêvajoya agahiya quantûmî (QI) dibe di pêşketina teknolojiyê de, bi peydakirina kapasîteyên hesabkerî yên bêhempa, ewlehî û hestiyariyên dîtin û keşfkirinê ve li warê teknolojiê bibe veguheztineke mezin. Kûbît, hêmana hişkalav (hardware) a bingehîn ji bo agahdariya quantumê bloka avahîsaziyê ye û kompîterên quantûmî û hilberandina agahdariya quantûmî, lê hîna jî gelek nîqaş hene ku kîjan celeba kûbîtan bi rastî çêtirîn in.

Lêkolîn û pêşketina di vî warî de ecêb mezin dibin da bibînin ka kîjan pergal an platform ji ya din re derbas dibe. Ji bo em behsa çend kesan bikin, platformên cihêreng ên wekî cihên biserhevvekirinê yên Josephson superkonduksîyon, îyonên asêkirî, kûbitên topolojîk, atomên bêalî yên zêde-sar jî cîhê derfetên çêkirina kûbîtan pêk tînin. Heta niha tenê çend platformên kûbitan hatine destnîşankirin, xwedî  potansiyela hesabkirina quantûmî ne, navnîşa kontrolê ya deriyên kontrolkirî yên pêbaweriya zêde, girêdana kûbît-kûbît a hêsan û îzolasyona baş ji jîngehê ya tê vê wateyê hevrêziya bi têra xwe dirêj-dirêj nîşan dide.

Dibe ku rezonatorên nanomekanîkî beşek ji çend platforman bin. Ew osîlator in, mîna kanî û têl (mînak gîtar) ku dema tên ajotin, li gorî hêza ajotinê dengên ahengdar an neahengdar diafirînin. Asta enerjiyê ya osîlatorê quantîze dibe û rezonator bi tevgera xwe ya xala sifir a taybetmendiyê dilerize. Tevgera xala sifir ji Prensîba Nediyariyê ya Heisenberg derdikeve. Bi gotineke din rezonator her di rewşa bingehîn de be jî tevgerê diparêze. Astên enerjiyê yên quantîzekirî yên rezonatorê bi hev du venebin kûbiteke  mekanîkî pêkan e.

Gelek sal e ji bo pêkanîna pergaleke kûbît a bi rezonatoreke nano  mekanîkî ve eleqeyeke mezin heye. Di sala 2021an de, Fabio Pistolesi ji zanîngeha Bordeaux-CNRSê, Andrew N. Cleland ji zanîngeha Chicagoyê û profesorên ICFOyê xala kuantumê di bin rejîmeke hevgirtinê ya zêde biqewet de van encamên teorîkî îspat kirin, ev resonatorên nanomekanîkî bi rastî dikarin bibin berendamên îdeal ên kûbîtan. Ji ber ku ew hatine destnîşan kirin, demên hevrêziya dirêj diyar dikin, ji bo hesabkirina quantûmî dive diyar be. Li ber çavan e çarçoveyeke teorîkî hebû meriv pê re bixebite, pirsgirêk niha ew bû meriv bi rastî kûbiteke ji rezonatoreke mekanîkî çêbike û şert û pîvanên guncav bibîne da nexêzikên di pergalê de kontrol bike.

Di lêkolîna dawî ya li Nature Physicsê de hatiye weşandin lêkolînerên ICFOyê Chandan Samanta, Sergio Lucio de Bonis, Christoffer Moller, Roger Tormo-Queralt, W. Yang, Carles Urgell, bi rêbeveriya ICFO yê Profesor Adrian Bachtold, bi hevkariya lêkolîner B. Stamenic û B.Thibeault ji Zanîngeha Californiayê Santa Barbara, Y. Jin ji Université Paris-Saclay-CNRS, D.A. Czaplewski ji Argonneyê Laboratory National û F. Pistolesi ji Univ. Bordeaux-CNRS, bi nîşandana mekanîzmayeke nû ya ji bo zêdekirina neahengdarbûna osîlatoreke  mekanîkî di rejîma wê ya quantumî de gavên pêşîn ên beriya ceribandinê ji bo pêkanîna pêşerojê ya kûbiteke mekanîkî bi dest xist.

Tîma lêkolîneran amûreke nanotûb a sekinî ya bi dirêjahiya nêzîkî  1,4 mîkrometreyan çêkir, giraniya wê bi kêlekên du elektrodê ve girêdayî ye. Wan xaleke quantûmî destnîşan kirin; pergaleke elektronîkî ya du astê ye li ser nanotûba lerzînok bi çêkirina elektrostatîkî ve girêdanên tûnelan li her du dawiya nanotûba sekinî. Paşê bi eyarkirina voltaja li ser elektroda dergehê, wan destûr da ku her carê tenê elektronek li ser nanotûbê biherike. Dû re tevgera mekanîkî ya nanotûbê bi yek elektronê re di rejîma tunekirina elektronekê de hatiye girêdan. Vê hevalbendiya elektromekanîkî ji pergala mekanîkî re neahengdarî çêkir.

Ev mekanîzmaya nû fîzîka balkêş nîşan dide ji ber ku berevajiya dihat hêvîkirin, her lerizîn nêzî rewşa erdê sar dibin, neahengdarî zêde dibe. Ev tenê berevajiya di hemî rezonatorên mekanîkî yên din de heta niha hatiye dîtin e. Wekî nivîskarê pêşîn Chandan Samanta dibêje, "Dema lêkolîneran cara pêşîn dest bi lêkolîna rezonatorên nanomekanîkî kirin, pirseke ducar ev bû gelo pêkan be di vibrasyonên di rewşa bingehîn a quantumê de ne de îmkanan bidest bixin." 

Tiştên heta niha di rezonatorên mekanîkî yên din de hatine dîtin, tîmê lêkolîner rêbazek dîtiye, neahengdarbûna osîlatoreke mekanîkî ya li nêzîkî rejîma wê ya quantumê zêde bike. Encamên vê lêkolînê ji bo pêşketina siberojê ya kûbitên mekanîkî xebateke grîng e.