آخرين بروزرساني اين مطلب:
November 13, 2008 11:34 PM
به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز) و به نقل از ساينس ديلي، يك گروه بين المللي از دانشمندان، كوچك سازي حافظه ي رايانه اي را به نهايت خود رسانده اند: ذخيره سازي اطلاعات درون هسته ي يك اتم. اين تحول، يك گام كليدي در محقق ساختن يك رايانه ي كوانتومي مي باشد - دستگاهي مبتني بر نظريه ي بنيادي مكانيك كوانتومي كه مي تواند مشكلات غير قابل حل توسط فن آوري موجود را برطرف سازد.
در جهان كوانتوم، چيزهايي مانند اتم ها اين امكان را دارند كه به طور همزمان در چندين حالت موجود باشند و به همين علت است كه در واقع مي توانند در يك لحظه در دو جا باشند يا تعدادي از ويژگي هاي به ظاهر دو به دو ناسازگار را به خود بگيرند. محاسبه ي كوانتومي به عنوان هدف مقدس و والاي انجام محاسبه شناخته مي شود چرا كه هر تكه ي مجزا از اطلاعات يا "بيت"، مي تواند در يك لحظه بيش از يك مقدار داشته باشد، درست بر خلاف فن آوري امروزي كه تنها محدود به مقدار 1 يا صفر مي باشد. اين امر منجر به قدرت پردازش بي سابقه اي مي شود كه به طرز شگرفي محدوده ي كارهايي را كه رايانه ها مي توانند انجام دهند، گسترده مي نمايد.
مشكل: چگونه بايد بيت كوانتومي را از محيط نويزدار جدا كرده و اطلاعات كوانتومي حساس را محافظت نمود، و در عين حال به آن امكان داد تا با جهان بيرون تعامل داشته باشد و در نتيجه بتواند به دلخواه تغيير داده و اندازه گيري شود؟
اين گروه، كه متشكل از دانشمندان و مهندسين دانشگاه هاي آكسفورد و پرينستون و لابراتوار ملي لارنس بركلي مي باشد، براي اين مشكل راه حلي را در نسخه ي 23 اكتبر مجله ي نيچر اائه دادند.
طرح اين گروه، ساخت يك سيستم تركيبي با استفاده از هر دو الكترون و هسته ي يك اتم فسفر جاسازي شده در يك كريستال سيليكوني بود. هر كدام از آن ها به عنوان يك آهنرباي كوانتومي بسيار ريز رفتار مي كند كه قادر به ذخيره ي اطلاعات كوانتومي مي باشد اما درون كريستال، الكترون بيش از يك ميليون بار بزرگ تر از هسته مي باشد و ميدان مغناطيسي اي هزاران بار قوي تر دارد. اين امر، الكترون را براي انجام تغييرات و اندازه گيري مناسب مي سازد اما براي ذخيره ي اطلاعات چندان مناسب نيست چرا كه مي تواند به سرعت خراب شود. اين همان جايي است كه هسته پا به عرصه مي گذارد: وقتي كه اطلاعات در الكترون براي ذخيره سازي آماده است، به درون هسته حركت مي كند كه مي تواند زمان طولاني تري را د ان جا باقي بماند.
آزمايشات مربوطه با استفاده از سيليكون غني شده با ايزوتوپ مجزاي 28Si انجام شد كه به زحمت توسط گروه بركلي درون كريستال هاي بزرگي رشد داده شده بود و در عين حال ماده ي مربوطه را بسيار خالص و دور از آلوده كننده ها نگاه داشته بودند.
جان مورتون، محقق آكسفورد و نويسنده ي اصلي مقاله در نيچر، گفت: "الكترون به عنوان يك واسطه بين هسته و جهان بيرون عمل مي نمايد و راهي در اختيار ما قرار مي دهد تا كيك خود را پخته و بخوريم - سرعت هاي پردازش بالا از الكترون و زمان هاي طولاني حافظه از هسته."
اطلاعات ذخيره شده در هسته به طور قطع، عمري تقريبا برابر با 1 و 3/4 ثانيه دارند كه بيش از مقدار هدفي است كه اخيرا براي انجام محاسبات كوانتومي در سيليكون محاسبه شده است تا بتوان با استفاده از روش اصلاح خطا داده را براي يك مدت زمان طولاني دلخواه محافظت كرد. بدون اين روش، طولاني ترين زماني كه محققين توانسته اند اطلاعات كوانتومي را در سيليكون حفظ كنند تنها چند ده ميلي ثانيه بوده است.
استيو ليون، رهبر گروه پرينستون، گفت: "هيچ كس به واقع نمي داند يك هسته چه مدت ممكن است اطلاعات كوانتومي را در اين سيستم نگاه دارد. با كريستال هاي لارنس بركلي و اندازه گيري هاي بسيار با دقت، ما از مشاهده ي افزايش آستانه ي زمان حافظه ي شا شديم."
روش هاي متفاوت بسياري جهت ساخت رايانه هاي كوانتومي در حال مطالعه مي باشند اما مزيت اصلي اين نمونه در اين است كه مبتني بر فن آوري سيليكون مي باشد كه آن را سازگارتر با رايانه هاي امروزي مي سازد.
اين كار در انگلستان توسط شوراي تحقيقات مهندسي و علوم فيزيكي و در امريكا توسط بنياد علوم ملي، آژانس امنيت ملي و دپارتمان انرژي تامين اعتبار گرديد.
|
