ملخصات الأبحاث

بِنى ذرية اصطناعية ثلاثية الأبعاد مُجمَّعة ذَرَّة تلو الأخرى

et al. D. Barredo
  • Published online:

يتمثّل أحد التحديات الكبيرة في أبحاث العلوم والتكنولوجيا الكمية الحالية في التوصل إلى أنظمة اصطناعية ذات عدد كبير من الكيوبِتات، المُتحكَّم فيها فرديًّا؛ لاستخدامها في تطبيقات الحوسبة الكمية، والمحاكاة الكمية. ويجري حاليًّا استكشاف العديد من المنصّات التجريبية، بما في ذلك أنظمة الحالة الصلبة، مثل الدوائر فائقة الموصلية، أو النقاط الكمية، والأنظمة الذرية والجزيئية والبصرية، مثل الفوتونات، أو الأيونات المحاصرة، أو الذرات المتعادلة. وتوفر الأنظمة الذَّرية والجزيئية والبصرية كيوبِتات متطابقة جوهريًّا، ومنفصلة جيدًا عن البيئة المحيطة، وقد تُقدّم بِنى اصطناعية قابلة للتوسّع، بحيث تصل إلى مئات الكيوبِتات، أو أكثر. وتتيح ميكروسكوبات الغازات الكمية التوصل إلى شبيكات منتظمة ثنائية الأبعاد مكوّنة من مئات الذرات، وتتوفر بالفعل مصفوفات كبيرة مُحمَّلة بالكامل، مكوّنة من حوالي 50 فخًّا مجهريًّا، أو "ملقطًا ضوئيًّا" بتحكم منفرد في بُعد واحد، وبُعدين، إلا أنه في نهاية المطاف ستكون هناك حاجة إلى الوصول إلى البُعد الثالث، مع الاحتفاظ بالتحكم المنفرد في الذرات، من أجل كلٍّ من التوسع إلى أعداد كبيرة، ومدّ نطاق النماذج القابلة للمحاكاة الكَمّية.

في هذا البحث، يعلن الباحثون عن تجميع مصفوفات ثلاثية الأبعاد، عشوائية الشكل، وخالية من العيوب، تحتوي على ما يصل إلى 72 ذَرّة منفردة. استخدم الباحثون أساليب التصوير المجسم الهولوجرافي، وملاقط متحركة سريعة قابلة للبرمجة؛ لترتيب مصفوفات غير منظمة في الأساس - لذَرّة تلو الأخرى، ومسطح تلو الآخر - في بِنى مستهدفة لأيّ تصميم هندسي تقريبًا.

تُقدِّم هذه النتائج إمكانية المحاكاة الكمية، من خلال ترتيب العشرات من الكيوبِتات عشوائيًّا في الفراغ، وتوضح أن التوصل إلى أنظمة مكوّنة من مئات الكيوبِتات المُتحكَّم فيها فرديًّا أمر في المتناول باستخدام التكنولوجيا الحالية.