Dolar 9,3088
Euro 10,8387
Altın 529,59
BİST 1.430
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 17 °C
Çok Bulutlu

Yarı İletken Katmanlarındaki Özgün Bir Madde Durumu Kuantum Hesaplamayı Geliştirebilir

24.08.2021
33
Yarı İletken Katmanlarındaki Özgün Bir Madde Durumu Kuantum Hesaplamayı Geliştirebilir

Tarafından

Düzensiz süper örgü sistemindeki çok-cisim lokalizasyonunu araştıran mili-elektronvolt esnek olmayan X-ışını saçılması için kurulum. Kredi: Görüntü, araştırmacıların izniyle

Yararlanabilecek bir çalışmada kuantum hesaplamaAraştırmacılar, nanodotlarla gömülü bir süper örgünün çevreye enerji yaymaktan bağışık olabileceğini gösteriyor.

Dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, ilaç tasarımını, finansal modellemeyi ve hava tahminini hızlandırabilecek yeni bir cihaz türü olan kuantum bilgisayarlar için yeni donanımlar geliştiriyorlar. Bu bilgisayarlar, aynı anda 1 ve 0’ın bir kombinasyonunu temsil edebilen madde bitleri olan kübitlere dayanır. Sorun şu ki, kübitler kararsız, çevreleyen madde ile etkileşimler karıştığında normal bitlere dönüşüyor. Ama yeni araştırma İLE BİRLİKTE çok vücut lokalizasyonu (MBL) adı verilen bir fenomeni kullanarak durumlarını korumanın bir yolunu önerir.

MBL, katı veya sıvıdan farklı olarak, on yıllar önce önerilen, maddenin kendine özgü bir aşamasıdır. Tipik olarak, madde çevresi ile termal dengeye gelir. Bu yüzden çorba soğur ve buz küpleri erir. Ancak MBL’de, atomlar gibi güçlü bir şekilde etkileşime giren birçok cisimden oluşan bir nesne asla böyle bir dengeye ulaşmaz. Isı, ses gibi, ortak atomik titreşimlerden oluşur ve dalgalar halinde hareket edebilir; bir nesnenin içinde her zaman bu tür ısı dalgaları vardır. Ancak atomlarının düzenlenme biçiminde yeterince düzensizlik ve yeterli etkileşim olduğunda, dalgalar kapana kısılarak nesnenin dengeye ulaşmasını engelleyebilir.

MBL, lazerler kullanılarak yerinde tutulan çok soğuk sıcaklıklarda atomların düzenlemeleri olan “optik kafeslerde” gösterilmişti. Ancak bu tür kurulumlar pratik değildir. MBL katı sistemlerde de gösterilmişti, ancak yalnızca çok yavaş zamansal dinamiklerle, fazın varlığının kanıtlanması zor, çünkü araştırmacılar yeterince uzun süre bekleyebilirse dengeye ulaşılabilir. MIT araştırması, yarı iletkenlerden yapılmış bir “katı hal” sisteminde, aksi takdirde izlendiği sırada dengeye ulaşacak bir MBL imzası buldu.

Boulder’daki Colorado Üniversitesi’nde fizikçi olan ve çalışmaya dahil olmayan Rahul Nandkishore, “Kuantum dinamiği çalışmasında yeni bir bölüm açabilir” diyor.

MIT’de Nükleer Bilimler ve Mühendislikte Yardımcı Doçent Norman C Rasmussen olan Mingda Li, yakın tarihli bir sayısında yayınlanan yeni çalışmayı yönetti. Nano Harfler. Araştırmacılar, mikroskobik bir lazanya – alüminyum arsenit, ardından galyum arsenit ve benzeri oluşturan, her biri 3 nanometre (milimetrenin milyonda biri) kalınlığında 600 katman için alternatif yarı iletken katmanlar içeren bir sistem inşa ettiler. Katmanlar arasında düzensizlik yaratmak için “nanodotlar”, 2 nanometre erbiyum arsenit parçacıkları dağıttılar. Lazanya ya da “süper kafes” üç tarifte geldi: biri nanodotsuz, biri nanodotların her katmanın yüzde 8’ini kapladığı ve biri de yüzde 25’ini kapladığı.

Li’ye göre ekip, sistemi basitleştirmek için dökme malzeme yerine malzeme katmanları kullandı, böylece düzlemler arasında ısı dağılımı esasen tek boyutluydu. Ve düzensizliği arttırmak için sadece kimyasal safsızlıklar yerine nanodotlar kullandılar.

Araştırmacılar, bu düzensiz sistemlerin hala dengede kalıp kalmadığını ölçmek için onları X-ışınları ile ölçtüler. Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki Gelişmiş Foton Kaynağını kullanarak, 20.000 elektron volttan daha yüksek bir enerjide radyasyon demetleri çektiler ve gelen X-ışını ile numunenin yüzeyinden yansımasından sonraki enerji farkını bir enerji çözünürlüğü ile çözmek için. elektron voltun binde birinden daha az. Üst örgüye nüfuz etmekten ve alttaki alt tabakaya çarpmaktan kaçınmak için, paralelden sadece yarım derecelik bir açıyla vurdular.

Işığın dalgalar veya parçacıklar olarak ölçülebildiği gibi, ısı da ölçülebilir. Isı taşıyan birim biçimindeki ısı için toplu atomik titreşime fonon denir. X-ışınları bu fononlarla etkileşime girer ve X-ışınlarının numuneden nasıl yansıdığını ölçerek deneyciler, dengede olup olmadığını belirleyebilirler.

Araştırmacılar, süper kafes soğukken – 30 kelvin, yaklaşık -400 derece olduğunu buldular. Fahrenhayt – ve nanodotlar içeriyordu, fononları belirli frekanslarda kaldı, dengede değildi.

MBL’nin başarıldığını kesin olarak kanıtlamak için daha fazla çalışma var, ancak “bu yeni kuantum aşaması, kuantum fenomenlerini keşfetmek için yepyeni bir platform açabilir” diyor Li, “termal depolamadan kuantum hesaplamaya kadar birçok potansiyel uygulama ile.”

Bazı kuantum bilgisayarlar, kübit oluşturmak için kuantum noktaları adı verilen madde parçacıkları kullanır. Li, Li’nin nanodotlarına benzer kuantum noktalarının kübit gibi davranabileceğini söylüyor. Mıknatıslar kuantum durumlarını okuyabilir veya yazabilirken, çok cisimli lokalizasyon onları ısıdan ve diğer çevresel faktörlerden izole eder.

Termal depolama açısından, böyle bir süper örgü, nanodotları manyetik olarak kontrol ederek bir MBL fazına girip çıkabilir. Bilgisayar parçalarını bir anda ısıdan yalıtabilir, ardından hasara neden olmadığında parçaların ısıyı dağıtmasına izin verebilir. Veya ısının birikmesine ve daha sonra elektrik üretmek için kullanılmasına izin verebilir.

Uygun bir şekilde, nanodotlu süper örgüler, bilgisayar çiplerinin diğer elemanlarının yanı sıra yarı iletkenleri imal etmek için geleneksel teknikler kullanılarak oluşturulabilir. Li’ye göre, “Kimyasal dopingden çok daha büyük bir tasarım alanı ve çok sayıda uygulama var.”

Max-Planck-Institute of Quantum Optics’in bilimsel direktörü Immanuel Bloch, yeni çalışmanın “MBL’nin imzalarının artık gerçek malzeme sistemlerinde de bulunabileceğini görmekten heyecan duyuyorum” diyor. “Bunun, MBL’nin farklı kuantum çok-vücut sistemlerinde gözlemlenebildiği koşulları ve çevreye bağlanmanın sistemin kararlılığını nasıl etkilediğini daha iyi anlamamıza yardımcı olacağına inanıyorum. Bunlar temel ve önemli sorulardır ve MIT deneyi, bunları yanıtlamamıza yardımcı olan önemli bir adımdır.”

Referans: “Signature of Many-body Localization of Phonons in Strongly Disordered Superlattices” Thanh Nguyen, Nina Andrejevic, Hoi Chun Po, Qichen Song, Yoichiro Tsurimaki, Nathan C. Drucker, Ahmet Alatas, Esen E. Alp, Bogdan M. Leu , Alessandro Cunsolo, Yong Q. Cai, Lijun Wu, Joseph A. Garlow, Yimei Zhu, Hong Lu, Arthur C. Gossard, Alexander A. Puretzky, David B. Geohegan, Shengxi Huang ve Mingda Li, 27 Temmuz 2021, Nano Harfler.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01905

Finansman, ABD Enerji Bakanlığı’nın Temel Enerji Bilimleri programının Nötron Saçılımı Programı tarafından sağlandı.

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.