مشاوره رایگان تحصیلی
منو

رایانه های کوانتومی سیلیکونی

: رايانه هاي كوانتومي سيليكوني :

رايانه هاي كوانتومي سيليكوني

نمونه هاي اولية رايانه هاي كوانتومي كه از ذرات اتمي و زير اتمي براي انجام محاسبات خود استفاده مي كنند، عجايب آزمايشگاهي هستند و با شليك طيف خاصي از ليزر به درون كريستالهاي خاص، به آزمايش مايع درون دستگاه توليد MRI پزشكي مي پردازند.

رايانه هاي كوانتومي مي توانند در حل مسائل بزرگي مانند شكستن كدهاي رمزي به صورت اعجاب انگيزي سريع باشند. امــا اين نوع رايانه ها عمدتا در حد تئـوري باقي مانده اند. به همين دليل پژوهشگران روش هاي مختلفي را آزمايش مي كنند تا ببينند كه آيا امكان ساخت آنها هست يا خير.

پژوهشگران دانشگاه استانفورد و دانشگاه كيو(Kieo )در ژاپن، در تلاش براي ساخت وسايل كوانتومي كاملاً مشابه با رايانه هاي معمولي و كلاسيك هستند. اين تيم با هدف ساختن رايانه هاي كوانتومي، به طور كامل از مواد متعارف مورد استفاده در رايانه ها- سيليكون- استفاده مي كنند.

تاديوس لاد، يكي از پژوهشگران دانشگاه استانفورد گفت:"" طراحيهــاي مبتني بر سيليكون بســــيار شگفت انگيزند، زيرا همة مهندسين در طي بيش از 40 سال گذشته، فناوري سيليكون را دنبال كرده اند.،،

رايانه هاي كوانتومي براي نشان دادن بيت هاي اطلاعاتي، ذرات اتمي يا زير اتمي كيوبيتها را به كار مي برند. هستة هر اتم مي نواند همانند يك آهنرباي كوچك عمل كند، و بسته به اينكه ميدان مغناطيسي در چه جهتي قرار گيرد، صفر يا يك را نشان مي دهد. رايانه هاي موجود، از وجود يا عدم وجود جريان الكـتـريـكـي حـاصـل از تـرانزيــستــورهـا براي نشان دادن يك ها و صفرهاي اطلاعات ديجيتالي استفاده مي كنند. هنگامي كه يك اتم از محيطش جدا مي شود، هسته در حالت كوانتومي غير طبيعي ابر موقعيت ((Super Position قرار مي گيرد. بــدين مـعنـي كـــه در آميزه اي از تمام شرايط ممكن قرار مي گيرد. يك كيوبيت در حالت ابــر موقـعـيـت مخلوطي از 1 و 0 است، و رشته اي از كيوبيت ها در حالت ابر موقعيت مي تواند هر تركيبي از يك ها و صفرها را به طور همزمان نشان دهد.

قدرت يك رايانه كوانتومي ناشي از توانايي آن براي كنترل و ارائة همزمان تركيبات عددي مختلف جهت دستيابي بـه كـدهاي رمــز است. در صورتي كه رايانـه هاي فـعلـي در هر زمان فقط يك پاسخ را كنترل مي كنند. لذا يك رايانه كوانتومي كار بسياري از رايانه ها را انجام مي دهد.

پـــژوهشگــران در بــزرگتـرين نــمــونــه رايـانـه كـوانـتــومي كـه تا كنون ساخته شده، از فناوري رزونانس مغناطيس هسته اي ( NMR ) مايع براي دستكاري هفت كيوبيت استفاده كردند. NMR كه داراي فناوري وراي دستگاه هاي تصويربرداري رزونانس مغناطيسي (MRI ) است از ميدان هاي مغناطيسي و امواج راديويي براي تغيير و اندازه گيري هسته هاي اتمي در مولكول هاي تشكيل دهندة مايع استفاده مي كند. با اين وجود، پژوهشگران عموماً معـتقدند كـه رايـانــه هاي كوانتومي NMR مايع نمي توانند بزرگتر از 10 كيوبيت ساخته شوند، زيرا قدرت سيگنال هاي راديويي حاصل از كيوبيت ها در مـقـايـسـه بـا سيگنـال ناخواستة هر كيوبيت اضافي، به صورت تصاعدي كاهش مي يابد. يك رايانــه كـوانــتـومـي بــراي استفاده از تـوانايي هاي عظيم خود بايد شامل هزاران يا ميليون ها كيوبيت باشد. رايانه هاي كلاسيك امروزي شامل ميليون ها ترانزيستور هستند.

طرح پژوهشگران دانشگاه هاي استانفورد و كيو از فناوري NMR نيز استفاده مي كند، اما به شكل جامد. طرح آنها به اين صورت است كه به جاي اتم هاي سيليكون از ايزوتوپ سيليكون 29 استفاده كنند، زيرا در سيليكون 29 هسته ها همانند آهنربا عمل مي كنند در حالي كــه سيليكون مـعمـولي چنيـــن نيست. هسته هاي ايزوتوپ سيليكون 29 مشكل سيگنال هاي ناخواسته را كاهش مي دهد. چالش ديگري كه در ساخت رايانه هاي كوانتومي وجود دارد، حفاظت كيوبيت ها از شرايط شكننده است. انرژي محيط اطراف مي تواند كيوبيت ها را نابسامان كند و باعث تفرق(Decoherence) آنها شود. لاد گفت كه تفرق شبـيــه حالتي است كـــه يـك رأس در حال گردش ( Spinning Top) از بين رفته يا آسيب مي بيند. كيوبيتي كه به مدت طولاني تري منسجم باقي بماند، باعث مي شود كه رايانه كوانتومي عمليات بيشتري را انجام دهد. طرح سيليكون جايگزين شده، مسأله عدم انسجام و تفرق و همچنين محافظت از هسته هاي مغناطيسي را مـورد توجه قرار مي دهد و باعث پايدار شدن شرايط كوانتومي مي شود.

طرح اين پــژوهشگــران نيازمند بــه كارگيــري رشته اي از هسته هاي سيليكون 29 براي تشكيل يك كيوبيت است. لاد مي گويد: "" اگر ويفرهاي سيليكوني موجود شكسته شوند ساختار كريستالي لبه ها، پله هايي را تشكيل مي دهد و اتم هاي سيليكون 29 بر روي اين لبــه ها نشستــه و بـه گـوشــه هـاي اين پله ها حركت مي كنند و زنجيره هايي را ايجاد مي كند. اندازه گيري جهت مغناطيسي زنجيره هاي حاوي فقط چند صد هستــة اتمي در مقايسه با گروههايي شامل ميلياردها هستة اتمي در مولكولهاي مايع كار مشكلي است، بطوريكه چنين خاصيت مغناطيسي تا كنون اندازه گيري نشده است.،،

اين پژوهشگران براي اندازه گيري و كنترل اين زنجيره هاي كيوبيتي، آنها را در ميدان هاي مغناطيسي با قدرتهاي مختلف قرار مي دهند و هر زنجير به فركانس راديويي متفاوتي پاسخ مي دهد. يعني اصولاً هر كيوبيت، كانال راديويي مخصوص به خود دارد. لذا با تنظيم فـركانس امــواج راديـويي با يك آنتن مي تـوان آن را براي هر هسته تنظيم كرد. اين سيگنال هاي فركانس راديويي مي توانند هسته ها را به هر طريق كه ما بخواهيم بچرخانند.

اين رايانه هاي كوانتومي عمليات هاي منطقي را از طريق مراحل پيچيدة چرخش انجام مي دهند. اين طرح، او لين طــرح پـيـشنهـاد شده براي ساخت رايانه هاي كوانتومي از سيليكون نيست. بروس كان، پژوهشگر دانشگاه مريلند، طرحي را براي ساخت كيوبيت ها از اتم هاي فسفر كه در فواصل معيني از يك تراشه سيليكوني گنجانده شده اند ابداع كرده است. لاد گفت، كيوبيت هاي اين طرح از نظر تفرق مشكل كمتري دارند و احتمالاً حتي براي خواندن اطلاعات نيز از همة روش هاي سيليكوني كه پژوهشگران به كار مي برند مناسبتر باشند.

بنا بر اظهار نظر لاد، در دراز مدت ممكن است كه طرح كا ن داراي آيندة بهتري باشد، زيرا اين احتمال بيشتر وجود دارد كه براي ساخت رايانه هاي كوانتومي قابل استفاده، نياز به توليد دستگاه هايي شود كه داراي هزاران يا ميليون ها كيوبيت هستند. تفاوت عمده در آن است كه رايانه هاي ما در مدت كوتاه تري قابل حصول و واقع بينانه تر هستند، در حالي كه رايانه هاي كان از دسترس دورتر و بنابراين غير متحمل تر هستند.

بنا به اظهارات لاد، طرح پژوهشگران دانشگاه هاي استانفورد و كيو جالب توجه است و شايد عملي ساختن آن از انواع ديگر رايانه هاي كوانتوم سيليكوني آسان تر باشد. اما استفاده از تعداد زيادي كيوبيت در آن مقدور نيست.

ايلي يابلونويچ، استاد مهندسي الكترونيك دانشگاه كاليفرنيا، لوس آنجلس مي گويد: كه كار اين پژوهشگران ممكن است برخي از مسائل رايانه هاي مــوجـود را حـل كند. وي گفت كه به كارگيري رشتــه هايي از هسته هاي سيليكوني ممكن است نسبت به استفاده از مايعات، داراي برتري هاي زيادي باشد.

با وجـود اين، سـرعـت ايـن فـنـاوري كـمـتر از يك كيلو هرتز در ساعت باقي مي ماند. مـيـدان هـاي مـغـنـاطيــسـي بـاعـث رزونـانس هسته هاي اتـمي در فــركــانس هـاي نسبتاً پايـيـن و كـاهش ســرعت انـــجـام فرامــين مي شوند. سيگنال هاي راديــويـي كــه بـراي كنـتـرل كيوبيت ها به كار برده شده اند بايد با فركانس رزونانس پايين آنها هماهنگ شوند.

بــه همين خاطر، ديگر تيم هاي پژوهشي به جاي كار با هسته هاي اتمي در حال كار با الكـتـرون هـا هستند. يابلونويچ مي گويد: اين نوع از رايانه هاي كوانتومي سيليكوني بسياري از مـزاياي رايانــه هاي نوع ديگر را داشته و عـلاوه بـر آن داراي سرعت يك گيگاهرتز در ساعت هستند. الكترون ها نيز همانند هسته ها مانند آهنرباهاي كوچكي عمل مي كنند اما آنها را مي توان با پالس هاي فوق سريع نور ليزر دستكاري كرد. مانعي كــه بـراي بـه كارگيري الكترون ها وجود دارد اين است كه شرايط كوانتومي آنها در مقايسه با شرايط كوانتومي دوام كمتري دارد.

لاد مي گويد: كـــه تخمين اين كــه توسعـة كامل رايانه هاي كـوانــتــومي تــا چـه مدت زمـانــي به طــول خـواهد انـجـامـيـد مشكل است اما با يك حساب سرانگشتي، اين امر احتمالاً در طي 20 سال آينده ميسر خواهد شد.

نوشته : آقاي دكتر نادر رياحي عالم، عضو هيئت علمي دانشگاه علوم پزشكي تهران, گروه فيزيك پزشكي

منبع :www.hbi.ir & www.trnmag.com




www.HUPAA.com
محک
مشاوره رایگان تحصیلی
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● مجله علمی
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
آموزش زبان انگلیسی
سگال - موسسه خیریه حمایت از کودکان فلج مغزی
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
مشاوره رایگان تحصیلی
آخرین گفتگوها در انجمن
محاسبات علمی (1 پاسخ)
فرمول مساحت عرقچین کروی (2 پاسخ)
طول پلانک (27 پاسخ)
نمای زیبایی از عدد e (0 پاسخ)
عبور از افق رویدادِ یک سیاهچاله (4 پاسخ)
آیا قبل از بیگ بنگ فضا-زمان وجود داشته است؟ (20 پاسخ)
بالا رفتن آب در لوله مویین (2 پاسخ)
فوتون (14 پاسخ)
آنچه در مورد پشت پرده بیماری کرونا باید بدانیم (24 پاسخ)
فرضيه منو درباره منظومه شمسی بخونيد و نظر بديد (48 پاسخ)
جهان کراندار (7 پاسخ)
زمان لحظه ای ثابت (10 پاسخ)
زمین تخت گرایان (205 پاسخ)
كي ميتونه ثابت كنه كه دو خط موازي همديگر را در بي نهايت قطع ميكند (15 پاسخ)
موفقيت شبيه سازي سفر در زمان براي فوتون ها (7 پاسخ)
در زمان نمی توان سفر کرد (62 پاسخ)
در اين مكان انرژي از هيچ پديدار مي شود (4 پاسخ)
کیهان انتها دارد؟ میتواند تا بی نهایت منبسط شود؟ (18 پاسخ)
راه حلی آسان برای یافتن اعداد اول (13 پاسخ)
خورشید چگونه بر حرکت وضعی زمین تأثیر میگذارد؟ (7 پاسخ)
چگونه مي توان در زمان سفر كرد؟ (93 پاسخ)
خودبخودی بودن فشرده شدن گاز کامل (12 پاسخ)
زمان در دنیای کوانتوم (2 پاسخ)
آیا انرژی جرم دارد ؟ (32 پاسخ)
اگر چرخش زمین و ماه در یک جهت نبود چی می شد ؟ (5 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار رياضيات (99 پاسخ)
مشتق (3 پاسخ)
معادله حرکت بر روی سطح شیبدار با شتاب ثابت (14 پاسخ)
بیگ بنگ در چه چیزی اتفاق افتاده؟ -در هیچ ؟ (4 پاسخ)
مولکول DNA چرا فعالیت هوشمندانه ای بروز میده ؟ (5 پاسخ)
مکانیک کوانتوم و سیاهچاله (2 پاسخ)
چرا الکترون روی هسته سقوط نمیکند؟ (20 پاسخ)
توان تشعشعي از ذره شتابدار (2 پاسخ)
آیا نور انرژی جنبشی خود را منتقل می کند؟ (19 پاسخ)
آیا نور به اجسام نیرو وارد می کند؟ (0 پاسخ)
فرق میان امواج گرانشی با امواج الکترومغناطیسی (6 پاسخ)
انحراف ژیروسکوپ (0 پاسخ)
جنس زمان از چیست؟ اصلا زمان چیست؟ (229 پاسخ)
آزمایش مربوط به فشار گازها (0 پاسخ)
گراویتون چیست؟ (22 پاسخ)
نظر شما درباره ی شکست تقارن ماده و ضد ماده (3 پاسخ)
نسبیت برای نور (8 پاسخ)
ناوردایی نسبت به زمان (2 پاسخ)
فرمول کولن (3 پاسخ)
نیروی وارد بر قاعده از طرف آب (9 پاسخ)
سوال درباره پیچ جاده (2 پاسخ)
سوال از تبدیل ماده به انرژی (28 پاسخ)
با باقیمانده بافت مغز پس از جراحی چه می‌توان کرد؟ (0 پاسخ)
انرژی به ماده (1 پاسخ)
زبان اعداد و طیف ارتعاشی آنان در زندگی (3 پاسخ)
اصل طرد پاولی (2 پاسخ)
نمودار سه بعدی تبدیل جرم به انرژی (0 پاسخ)
سوالی در باب مسئله درهم تنیدگی کوانتومی (13 پاسخ)
معرفی مجله (0 پاسخ)
درهم تنیدگی برای ذراتِ تابش هاوکینگ (0 پاسخ)
بیا تو سوال بپرس (229 پاسخ)
تحولات کره در فضای ثابت و منبسط شونده (3 پاسخ)
پارادوکسی جدید در همزمانی (28 پاسخ)
سیاهچاله (4 پاسخ)
میدان هیگز (0 پاسخ)
مقالات فیزیک
چطور علائم اولیه سرطان را بشناسیم؟
قطر کهکشان راه‌شیری؛ صدهزار یا دو میلیون سال‌نوری؟!
نوزادان ۸ ماهه گرامر زبان مادری خود را می‌دانند
کشف دو گونه‌ی جدید از کوسه‌ها
چطور یوگا را در خانه شروع کنیم؟
ستاره‌ای که «به‌زودی» به ابرنواختر تبدیل می‌شود
ماندگاری ویروس کرونا در هوا و بر روی سطوح چقدر است؟
در زیر یخچال‌های سرزمین جنوبگان چه خبر است؟
چگونه کمر باریک داشته باشیم؟
آیا ویروس کرونا ساخته‌ی دست بشر باشد؟
ساخت دوربینی بدون فوکوس با لنز تخت
کشف هنرنمایی ۲۲،۵۰۰ ساله با استخوان ماموت
چگونه در هنگام شیوع ویروس کرونا آرامش خود را حفظ کنیم؟
اولین تصویر از سیاهچاله چگونه ساخته شد؟
یافته‌ای مهم درباره‌ی زمین و منشاء حیات
چگونه فلزی نرم مثل سرب، مثل فولاد مستحکم شود؟
تشخیص سریع ویروس کرونا با کمک سیتی‌اسکن
راز ریش قرمز و موی غیرقرمز برخی مردان چیست؟
تکنولوژی نانو، میزان جذب انرژی از خورشید را افرایش می‌دهد
چگونه می‌توان تفاوت بین سیارات و ستاره‌ها را متوجه شد؟
در گذشته هر سال ۳۷۲ روز بوده است
قرنطینه‌ی ایتالیا به‌خاطر کرونا، از فضا نیز مشخص است
تقویت تمرکز با مصرف آووکادو
چگونه موبایل و کامپیوتر خود را ضدعفونی کنیم؟
پیوند دستانی مردانه به زنی در هند
تنش‌ حرارتی چیست و تاثیر آن در آینده‌ی زمین چگونه است؟
سیاره‌ای که از آسمان آن آهن می‌بارد
۱۰ سوال مهم درباره‌ی ویروس کرونا
شناسایی کوچک‌ترین دایناسور جهان در یک کهربا
باکیفیت‌ترین پانوراما را از سطح مریخ
ادامه ...
اخبار فیزیک
یافته های تازه دانشمندان ممکن است سفر در زمان را غیرممکن کند!
نگاهی به دوردست‌های کیهان به کمک یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر
سنجش ذرات در کیهان اولیه
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
فصلی جدید از کتاب جنسیس (0+)
کشف قمر دوم سیاره‌ی زمین (0+)
کرونا و توهم توطئه (0+)
چطور علائم بیماری پارکینسون را تشخیص دهیم؟ (0+)
شاهکاری دیگر از تلسکوپ فضایی هابل (0+)
دقت بالای هوش‌مصنوعی در تشخیص سرطان سینه (0+)
موجوداتی که برای زندگی به اکسیژن نیاز ندارند (0+)
چگونه بیت‌کوین بخرم؟ (0+)
افشای راز زنبوری ۹۹ میلیون ساله (0+)
نسل جدید موشک‌های فضایی (0+)
خودرویی الکتریکی که روی دست بوگاتی شیرون بلند شد (0+)
چطور سیستم ایمنی بدن را تقویت کنیم؟ (0+)
دارویی مهم که هوش‌مصنوعی آن‌را کشف کرد (0+)
چرا دانشمندان فکر می‌کنند در این سیاره‌ی فراخورشیدی، حیات وجود دارد؟ (0+)
آیا واقعاً نوزادان در برابر کرونا ویروس مقاوم هستند؟ (0+)
ادامه ...