สำหรับนักฟิสิกส์ที่ไล่ตามจอกศักดิ์สิทธิ์ของคอมพิวเตอร์ควอนตัม สูตรอร่อยอย่างหนึ่งกำลังแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ โรยอะตอม – รูบิเดียมเป็นส่วนผสมยอดนิยม ลงในช่องสุญญากาศ รักษาด้วยลำแสงเลเซอร์เพื่อทำให้อะตอมเย็นลงจนเหลือเพียงเศษส่วนขององศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ จากนั้นเพิ่มโฟตอนสองสามตัวและเฮ้คุณได้สร้างหนึ่งในองค์ประกอบพื้นฐานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมแล้ว
อย่างน้อยที่สุด
“นั่นคือแนวคิดพื้นฐาน” มาร์ก ซัฟแมน นักฟิสิกส์ปรมาณูแห่งมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-เมดิสัน ในสหรัฐอเมริกากล่าว ศูนย์กลางของทั้งหมดคืออะตอม ซึ่งมีวาเลนซ์อิเล็กตรอนชั้นนอกเดี่ยวที่สามารถกระตุ้นสถานะควอนตัมที่สูงขึ้นได้ พวกเขาคือพ่อใหญ่แห่งโลกปรมาณู โดยปกติแล้วนิวเคลียสของอะตอม
จะมีขนาดเฟมโตเมตร แต่ในอะตอม เวเลนซ์อิเล็กตรอนที่ตื่นเต้นสามารถเคลื่อนที่เป็นไมครอนจากนิวเคลียสได้ในขณะที่ยังคงเกาะอยู่กับนิวเคลียส ทำให้รัศมีอะตอมเพิ่มขึ้นเป็นพันล้านเท่า ด้วยการเข้าถึงที่ยอดเยี่ยมเช่นนี้ อะตอม สามารถโต้ตอบกับอะตอมอื่นๆ ที่อยู่ใกล้เคียงผ่านช่วงเวลาไดโพลไฟฟ้า
อันทรงพลังได้ดีกว่าอะตอม “ธรรมดา” ถึงล้านเท่า พลังแห่งการโต้ตอบนี้ และความสามารถในการควบคุมด้วยปุ่มเดียว เทคโนโลยีเกตเวย์หัวใจของคอมพิวเตอร์ทุกเครื่อง ดิจิทัลหรือควอนตัม คือลอจิกเกต คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำงานในระดับอะตอม ซึ่งกลศาสตร์ควอนตัมมีอำนาจ
หมายความว่าลอจิกเกตต้องสร้างจากอะตอมด้วย ตัวอย่างเช่น เกท NOT มีอินพุตเดียวและสองสถานะ 0 และ 1 แต่เพื่อให้เกตทำงานได้นั้น อะตอมไม่เพียงแต่ต้องโต้ตอบเท่านั้น แต่ยังต้องควบคุมการโต้ตอบด้วย ความแรงของขั้วไฟฟ้าของอะตอม และความสามารถของเราในการควบคุมการกระตุ้นทำให้อะตอม
เหล่านี้สมบูรณ์แบบสำหรับควอนตัมลอจิกเกต ในปี 2010 และเพื่อนร่วมงานของเขาที่วิสคอนซินได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการสร้างลอจิกเกตโดยใช้อะตอมของรูบิเดียมที่เป็นกลาง 2 อะตอม ซึ่งเป็นการเสริมงานที่ดำเนินการโดยทีมงานที่นำโดย ใกล้กรุงปารีส เวอร์ชันควอนตัม ซึ่งอะตอม
ของรูบิเดียม
เองเป็นควอนตัมบิต หรือ “คิวบิต” ของข้อมูล อันหนึ่งมีชื่อว่า “การควบคุม” และอีกอันมีชื่อว่า “เป้าหมาย” ในสถานะพื้นดินซึ่งมีสถานะไฮเปอร์ไฟน์หลายแบบที่เก็บข้อมูลควอนตัม อะตอมจะไม่โต้ตอบ – สี่ไมครอนที่แยกพวกมันออกอาจเป็นอินฟินิตี้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม โดยการกระตุ้นอะตอมควบคุม
ให้เข้าสู่สถานะโดยการยิงโฟตอนที่เรโซแนนซ์ไปที่อะตอมที่ถูกดูดกลืน เวเลนซ์อิเล็กตรอนจะเพิ่มระดับพลังงานที่สูงขึ้น ขยายการเข้าถึงให้เพียงพอเพื่อให้มีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมเป้าหมาย “พลิก” และปล่อยให้ประตู ทำงาน “ด้วยการใช้เลเซอร์กระตุ้นอะตอมควบคุม เราสามารถเปิดการโต้ตอบและดำเนินการ
ลอจิกเกตของเราได้ ก่อนที่จะคืนอะตอมกลับสู่สถานะพื้น” การทดลองก่อนหน้านี้ใช้ไอออนเพื่อสร้างเกต CNOT แต่ปัญหาของไอออนคือ การถูกชาร์จประจุนั้นไม่มีวิธีที่ง่ายในการปิดการโต้ตอบ ซึ่งจะจำกัดจำนวนที่สามารถรวมกันเป็น qubit ที่เสถียรได้ อย่างไรก็ตามอะตอม Rydberg ที่เป็นกลาง
ไม่ประสบปัญหานี้ ไม่ได้หมายความว่าอะตอม เป็นการพัฒนาใหม่ ซึ่งเป็นที่รู้จักมาตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษ 1800 สิ่งที่กระตุ้นการพัฒนาฟิสิกส์ อย่างแท้จริงคือการกำเนิดของกับดักเลเซอร์และการทำให้เย็นลง ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ร่วมกันในปี 1997 นี่คือความสามารถของนักฟิสิกส์ในการจับ
และควบคุม อะตอมแต่ละตัวโดยใช้แสงที่เปิดทางให้อะตอมนำไปใช้ในแอปพลิเคชันใหม่ที่แปลกใหม่
เปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิงเลเซอร์สามารถใช้เพื่อสร้าง “กับดักไดโพลแบบออปติคัล” ที่สามารถจับและทำให้อะตอมเย็นลงเหลือแค่ไมโครเคลวินที่อยู่เหนือศูนย์สัมบูรณ์ หรือกระทั่งนาโนเคลวินในบางกรณี
วิธีการนี้สามารถขยายเป็นโครงตาข่ายออปติคัลแบบ 2 มิติหรือ 3 มิติได้โดยการกากบาดของเลเซอร์ เลเซอร์ได้รับการปรับให้เป็นสีที่แตกต่างจากความถี่เรโซแนนซ์ของอะตอม เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้อะตอมดูดซับโฟตอนใด ๆ (ซึ่งจะให้พลังงานแก่พวกมันเพื่อกระโดดออกจากกับดัก) ณ จุดนี้ ปรากฏการณ์
ที่เรียกว่า
เข้ามามีบทบาท ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงระดับพลังงานของอะตอมในการตอบสนองต่อสนามไฟฟ้าของกระแสสลับ เช่นเดียวกับที่เกิดจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สำหรับอะตอมในสถานะพื้น ระดับพลังงานจะเปลี่ยนเป็นพลังงานที่ต่ำกว่าเล็กน้อย ส่วนที่เข้มที่สุดของลำแสงเลเซอร์ ซึ่งเป็นจุดที่ลำแสงตัดผ่าน
เมื่อติดกับดักแล้ว อะตอมจะตื่นเต้นกับสถานะ Rydberg โดยการยิงโฟตอนที่มีความถี่เรโซแนนซ์ไปที่พวกมัน ปัญหาคือ พลังงานของโฟตอนเรโซแนนซ์สามารถผลักอะตอมให้หลุดออกจากกับดักได้ ดังนั้นการค้นหา “ความยาวคลื่นเวทมนตร์” ที่สามารถดักจับและกระตุ้นอะตอมได้ในเวลาเดียวกัน ในปี 2558
จากผลงานเกือบทศวรรษของนักฟิสิกส์ปรมาณู กลุ่มที่นำโดยนักฟิสิกส์ Trey Porto จากสถาบันควอนตัมร่วมแห่งมหาวิทยาลัยแมรี่แลนด์ สหรัฐอเมริกา ค้นพบความถี่มหัศจรรย์สำหรับอะตอมรูบิเดียมที่ดักจับพวกมันในสถานะควอนตัมสองสถานะที่แตกต่างกันพร้อมกัน ซึ่งมีเลขควอนตัมหลักn = 5 และn = 18
กล่าวอีกนัยหนึ่ง พวกเขาสามารถตื่นเต้นกับสถานะที่อายุ 18 ปีsโดยที่อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นอยู่ในออร์บิทัล 18 วินาทีในขณะที่ยังคงอยู่ในกับดัก ความยาวคลื่นมหัศจรรย์นี้สอดคล้องกับความยาวคลื่นอินฟราเรดประมาณ 1,064 นาโนเมตร หากโชคดี นี่คือความยาวคลื่นที่ผลิตโดยเลเซอร์
ซึ่งนักฟิสิกส์ส่วนใหญ่ใช้อยู่ดี เพราะมันให้พลังงานเลเซอร์ที่ถูกที่สุดบางส่วนที่มีอยู่ นั่นเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเมื่อคุณต้องการพลังจำนวนมากโดยไม่ทำให้แผนกฟิสิกส์ของคุณล้มละลาย“จริง ๆ แล้ว เราแอบดูและเลือกสีของแสงที่ดักจับทั้งสถานะ ที่เราสนใจและสถานะพื้นดิน”นักฟิสิกส์ซึ่งเป็นหนึ่งในสมาชิกทีมกล่าวและตอนนี้ประจำอยู่ที่ ห้องปฏิบัติการวิจัยของกองทัพสหรัฐในแมริแลนด์
Credit : เว็บสล็อตแท้ / สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
