చిక్కులు – సుదూర కణాలు లేదా కణాల సమూహాలను అనుసంధానించడం, తద్వారా మరొకటి లేకుండా వర్ణించలేము – ఆధునిక సాంకేతిక పరిజ్ఞానం యొక్క ముఖాన్ని మార్చే క్వాంటం విప్లవం యొక్క ప్రధాన భాగంలో ఉంది.
చిక్కులు చాలా చిన్న కణాలలో ప్రదర్శించబడుతున్నప్పటికీ, చికాగో విశ్వవిద్యాలయం ప్రిట్జ్‌కేర్ స్కూల్ ఆఫ్ మాలిక్యులర్ ఇంజనీరింగ్ (ఉచికాగో పిఎంఇ) ల్యాబ్ నుండి కొత్త పరిశోధన ప్రొఫెసర్ ఆండ్రూ క్లెలాండ్ పెద్దగా ఆలోచిస్తున్నాడు, రెండు శబ్ద వేవ్ రెసొనేటర్ల మధ్య అధిక-విశ్వసనీయ చిక్కును ప్రదర్శిస్తున్నారు.
ఈ కాగితం శుక్రవారం ప్రచురించబడింది ప్రకృతి సమాచార మార్పిడి.
“చాలా పరిశోధనా బృందాలు ఒకే ఎలక్ట్రాన్ వరకు చాలా చిన్న విషయాలను చిక్కుకోగలవని నిరూపించాయి. అయితే ఇక్కడ మేము రెండు భారీ వస్తువుల మధ్య చిక్కులను ప్రదర్శించగలము” అని సహ-మొదటి రచయిత మింగ్-హాన్ చౌ, మాజీ ఉచికాగో పిఎమ్ఇ మరియు ఫిజిక్స్ డాక్టోరల్ పరిశోధకుడు ఇప్పుడు అమెజాన్ వెబ్ సర్వీసెస్ సెంటర్‌లో క్వాంటం కంప్యూటింగ్. “ఈ పరిశోధనలో మేము ప్రదర్శించే రెండవ విషయం ఏమిటంటే, మా ప్లాట్‌ఫాం స్కేలబుల్. మీరు పెద్ద క్వాంటం ప్రాసెసర్‌ను నిర్మించడాన్ని imagine హించగలిగితే, మా ప్లాట్‌ఫాం దానిలోని యూనిట్ సెల్ లాగా ఉంటుంది.”
చిక్కులు ప్రతిధ్వనించే అణువులు, అణువులు లేదా ఇతర కణాల మధ్య కాదు, కానీ ప్రతిధ్వనించేవారిని ఆక్రమించిన “ఫోనాన్స్” మధ్య. ఇవి నానోస్కేల్ మెకానికల్ వైబ్రేషన్స్, అవి వినడానికి తగినంత చిన్న చెవులు ఉన్నాయి, ఇవి ధ్వనిగా పరిగణించబడతాయి.
“ఫోనాన్లు ధ్వని యొక్క క్వాంటం కణాలు” అని క్లెలాండ్ ల్యాబ్‌లోని ఉచికాగో పిఎమ్ఇ పోస్ట్‌డాక్టోరల్ పరిశోధకుడు సహ-మొదటి రచయిత హాంగ్ కియావో చెప్పారు. “ఒక ఫోనాన్ ఒక ప్రాథమిక కణం కాదు. ఇది కలిసి ప్రవర్తించే క్వాడ్రిలియన్ల కణాల సామూహిక కదలిక. మీరు సింగిల్ ఎలక్ట్రాన్లు, సింగిల్ అణువులు, సింగిల్ ఫోటాన్లను చిక్కుకున్న ఇతర క్వాంటం వ్యవస్థలతో పోలిస్తే ఇది మాక్రోస్కోపిక్.”
క్వాంటం కచేరీ
ఈ సమిష్టి, ధ్వని లాంటి కదలికను చిక్కుకోవడం చాలా కాలంగా క్లెలాండ్ కోసం పరిశోధనా దృష్టి. సింగిల్ ఫోనాన్‌లను ఎలా సృష్టించాలో మరియు గుర్తించాలో మరియు రెండు ఫోనాన్‌లను చిక్కుకున్న మొదటిది అతని ప్రయోగశాల. ఉచికాగో పిఎంఇలో పిహెచ్‌డి అభ్యర్థులు ఉండగా, కియావో తరువాతి పురోగతి కోసం పరిశోధనా బృందంలో ఉన్నారు మరియు చౌ ఇద్దరితో సంబంధం కలిగి ఉన్నారు.
ఇటీవల, రక్షణ శాఖ క్లెలాండ్ 2024 వన్నెవర్ బుష్ ఫ్యాకల్టీ ఫెలోను ఫోనాన్ ఆధారిత క్వాంటం కంప్యూటింగ్‌ను కొనసాగించింది.
“సాంప్రదాయిక జ్ఞానం ఏమిటంటే క్వాంటం మెకానిక్స్ భౌతిక శాస్త్రాన్ని చిన్న స్థాయిలో నియమిస్తుంది, అయితే శాస్త్రీయ భౌతిక శాస్త్రం మానవ స్థాయిని నియంత్రిస్తుంది” అని క్లెలాండ్ చెప్పారు. “కానీ వారి సామూహిక కదలికను చిక్కుకోవడం ద్వారా భారీ వస్తువులను చిక్కుకునే మా సామర్థ్యం ఆ సరిహద్దును నెట్టివేస్తుంది. ఎర్విన్ ష్రోడింగర్ యొక్క పిల్లి ఉన్న డొమైన్ ప్రతి పురోగతితో పెద్దది అవుతుంది.”
బృందం నిర్మించిన పరికరం రెండు ఉపరితల శబ్ద వేవ్ రెసొనేటర్లపై కేంద్రీకృతమై ఉంది, ప్రతి దాని స్వంత చిప్‌లో దాని స్వంత యాంత్రిక మద్దతు నిర్మాణంతో మరియు ప్రతి దాని స్వంత సూపర్ కండక్టింగ్ క్విట్‌కు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది. చిక్కుకున్న ఫోనాన్ స్థితులను రూపొందించడానికి మరియు గుర్తించడానికి క్విట్‌లను ఉపయోగిస్తారు. ఈ పరికరంతో, క్లెలాండ్ గ్రూప్ నుండి పరిశోధకులు భౌతికంగా వేరుగా మరియు అధిక విశ్వసనీయతతో పెద్ద ప్రతిధ్వనిలను క్వాంటం-ఎంటాంగిల్ చేయవచ్చని చూపించారు.
“గతంలో, ప్రజలు చిక్కుకున్నట్లు నిరూపించారు, కానీ పరిమిత విశ్వసనీయతతో” అని కియావో చెప్పారు. “మేము ఇక్కడ చూపించినది ఏమిటంటే, మరింత సంక్లిష్టమైన చిక్కుకున్న స్థితులను సిద్ధం చేయడానికి మేము ఒక అడుగు ముందుకు వెళ్ళవచ్చు, తార్కిక ఎన్కోడింగ్‌లను కూడా జోడించవచ్చు.”
తదుపరి అడ్డంకి సమయం, క్వాంటం పొందికను పెంచడానికి ప్రతిధ్వని జీవితకాలం పొడిగించడం. ఎక్కువ కాలం చిక్కుకోవడం క్వాంటం నెట్‌వర్క్‌లను నిర్మించడంలో మరింత శక్తివంతమైన కమ్యూనికేషన్ లేదా పంపిణీ చేయబడిన క్వాంటం కంప్యూటింగ్, రెండు ప్రధాన లక్ష్యాలు.
“మా మెకానికల్ రెసొనేటర్ సాపేక్షంగా తక్కువ జీవితకాలం కలిగి ఉంది, మరియు ఇది ఈ విధానంలో పనితీరును పరిమితం చేసింది” అని చౌ చెప్పారు. “తదుపరి దశ చాలా స్పష్టంగా ఉంది: మేము మెకానికల్ రెసొనేటర్ జీవితకాలం మెరుగుపరచడానికి ప్రయత్నిస్తాము.”
రెసొనేటర్ జీవితకాలం ప్రస్తుత స్థాయి 300 నానోసెకన్ల నుండి 100 కంటే ఎక్కువ మైక్రోసెకన్లకు విస్తరించాలని సమూహం భావిస్తోంది. ఇది చాలా భయంకరంగా అనిపించవచ్చు, కాని ఇది 300 రెట్లు కంటే ఎక్కువ పెరుగుదలను తాకడానికి ఇప్పటికే ఉన్న అనేక వ్యూహాలు ఉన్నాయి, చౌ చెప్పారు.
“క్వాంటం ఎకౌస్టిక్స్లో వేర్వేరు పరికర జ్యామితి లేదా విభిన్న విధానాలు ఉన్నాయి, అవి ఇప్పటికే ఇంత సుదీర్ఘ జీవితకాలం సాధించగలవు, కానీ మా ప్రయోగాన్ని సరళీకృతం చేయడానికి మేము ఈ ప్రారంభ పరిశోధనలో వాటిని ఉపయోగించలేదు” అని చౌ చెప్పారు.
