کشف ماده جدیدی برای تحول کامپیوتر های کوانتومی

به گزارش رمز من، پژوهشگران دانشگاه ایالتی نورث کارولینا موفق به ابداع ماده مغناطیسی جدیدی برای کامپیوتر های کوانتومی اسپینترونیک معروف به کیو-سیلیکون(Q-silicon) شده اند که می تواند انقلابی در این عرصه ایجاد نماید.

به گزارش رمز من به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، سیلیکون در حوزه الکترونیک برای دهه های متمادی سلطنت کرده است و الان یک نسخه جدید از آن می تواند به گسترش استفاده از آن در آینده کمک نماید.
ویفرهای سیلیکونی یک گام کلیدی در تولید نیمه رساناها هستند، اما بزودی امکان دارد با ماده جدیدی به نام کیو-سیلیکون برای کامپیوتر های کوانتومی و دستگاههای اسپینترونیک جایگزین شوند.
مهندسان دانشگاه ایالتی نورث کارولینا(NCSU) شکل کاملا جدیدی از این ماده به نام کیو-سیلیکون را کشف کرده اند که خصوصیت های جدیدی دارد و می تواند کاربردهای مهمی در کامپیوتر های کوانتومی و اسپینترونیک داشته باشد.
اسپینترونیک(Spintronics) یا اسپین الکترونیک به مطالعه اسپین الکترون و گشتاور مغناطیسی در ارتباط با آن برای کاربرد در ادوات حالت جامد گفته می شود.
اسپینترونیک علم استفاده از چرخش یا اسپین الکترون ها در الکترونیک است. اسپینترونیک به صورت اساسی با الکترونیک معمولی متفاوت می باشد. در آن علاوه بر بار الکترون، اسپین هم بعنوان یک درجه آزادی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. این امر به معنای امکان ذخیره یا انتقال حجم داده بیشتر است.
الکترون در اتم، علاوه بر این که تحت تاثیر نیروی جاذبه هسته به دور آن می چرخد، دارای یک حرکت چرخشی به دور خود هم است. این نوع چرخش را اصطلاحا اسپین الکترون می گویند.
در اسپینترونیک، حالت بالا و پایین اسپینی به جای صفر و یک یا مثبت و منفی استفاده می شود و در آینده تحولی در دستگاههای ریزالکترونیکی به وجود خواهد آورد. این خصوصیت برای ساخت دستگاههای باینری بسیار کوچک یعنی در مقیاس اتمی مورد استفاده قرار می گیرد که انرژی کمتری لازم خواهند داشت.
کامپیوتر های کوانتومی اسپینترونیک انقلابی ترین مفهوم در بین تمام دستگاههای اسپینترونیک هستند.
حالا پژوهشگران دانشگاه نورث کارولینا کشف خویش را با شلیک پالس های لیزری به سیلیکون غیر منظم به مدت تنها چند نانوثانیه انجام داد که آنرا پیش از این که به سرعت سرد شود و باردیگر سخت شود، ذوب کرد. این کار، یک شکل جدید از سیلیکون ایجاد کرد که پژوهشگران آنرا Q-silicon نامیدند. آنها قبلا هم در مورد کربن چنین کاری کرده بودند که آنرا Q-carbon نامیدند.
کیو-سیلیکون دارای چند خصوصیت جدید است که سیلیکون قدیمی معمولی فاقد آنهاست. مهم ترین آنها فرومغناطیس بودن آن در دمای اتاق است.
فِرومغناطیس(Ferromagnetism) به پدیده ایجاد گشتاور مغناطیسی موازی در اثر برهم کنش تبادلی در دماهای پایین تر از نقطه بحرانی(دمای کوری Tc) گفته می شود.
موادی که این خاصیت را داشته باشند، فرومغناطیس یا فرومگنت نامیده می شوند. این مواد می توانند در نبودِ میدان خارجی، مغناطش خودبخودی(Ms) غیر صفر داشته باشند. این مقدار در دمای صفر مطلق به بیشترین میزان خود رسیده و در دمای کوری به صفر می رسد.
این نوع مغناطیس برای بعضی از روش های ذخیره سازی داده ها حیاتی می باشد و می تواند به باز کردن یک میدان نوظهور به نام اسپین ترونیک کمک نماید که همانطور که از نامش پیداست، داده ها را به جای بار آنها در اسپین الکترون ها منتقل و ذخیره می کند و پتانسیل این را دارد که دستگاه ها را کوچک تر، سریع تر و کارآمدتر کند.
این خصوصیت همینطور می تواند آنرا به یک ماده عالی برای کامپیوتر های کوانتومی تبدیل کند که می توانند اطلاعات را نه تنها در صفر و یک، بلکه در برهم نهی هر دو به صورت همزمان ذخیره کنند.
این خصوصیت به دانشمندان اجازه می دهد تا محاسبات را بسیار پیشرفته تر از هر کامپیوتر سنتی انجام دهند.
باآنکه خصوصیت جدید کیو-سیلیکون فقط فرومغناطیس بودن آن نیست. کیو-سیلیکون همینطور سختی و ابررسانایی بیشتری را در مقایسه با مواد معمولی نشان داده است که هر دو، خصوصیت هایی هستند که می توانند در اسپینترونیک و محاسبات کوانتومی کمک کننده باشند.
جی نارایان، نویسنده مسئول این مطالعه اظهار داشت: کشف کیو-سیلیکون می تواند با افزودن قابلیت های جدید مانند اسپینترونیک یا محاسبات کوانتومی مبتنی بر اسپین، ریزالکترونیک مدرن را متحول کند.
وی ادامه داد: به صورت خلاصه، کیو-سیلیکون یک سکوی ایده آل برای ادغام اسپینترونیک با ریزالکترونیک بر روی یک تراشه فراهم می آورد.
این پژوهش در مجله Material Research Letters انتشار یافته است.

منبع: ramzeman.ir

1402/04/14

12:04:31

5.0 / 5

503

تگهای خبر: اطلاعات , الكترونیك , انرژی , تولید

اگر مطلب را پسندیدید لایک کنید

(1)

(0)

تازه ترین مطالب مرتبط

نظرات بینندگان در مورد این مطلب

نظر شما در مورد این مطلب

نام:

ایمیل:

نظر:

سوال:

= ۱ بعلاوه ۴