Przecław News

Informacje o Polsce. Wybierz tematy, o których chcesz dowiedzieć się więcej w Wiadomościach Przecławia.

Odkrycie wskazuje na pamięć typu flash do przechowywania kubitów

Odkrycie wskazuje na pamięć typu flash do przechowywania kubitów

Fizycy z pięciu laboratoriów na Uniwersytecie Rice i kilkunastu współpracujących instytucji odkryli sposób wykorzystania ciepła do przełączania kryształów żelaza, germanu i telluru między dwiema fazami topologicznymi, w których można przechowywać kwantowe bity informacji, czyli kubity. Naukowcy wykazali, że puste miejsca atomowe w sieci krystalicznej są losowo rozmieszczone w jednej fazie (po lewej) i uporządkowane w drugiej fazie (po prawej). Kryształy tworzą się pod wpływem intensywnego ciepła i można określić, jak szybko się ochładzają, aby określić ich fazę. Aby to udowodnić, naukowcy wykazali, że można włączać i wyłączać fazy, podgrzewając kryształy i pozwalając im ostygnąć przez dłuższy lub krótszy okres czasu. Rezultatem jest zmiana symetrii kryształu, która dyktuje topologię elektronową. Źródło: Grupa badawcza Han Wu/Ye/Uniwersytet Rice.

Fizycy z Uniwersytetu Rice odkryli materiał kwantowy ze zmianą fazową – i sposób na znalezienie więcej podobnych – który można wykorzystać do stworzenia pamięci typu flash, zdolnej do przechowywania kwantowych bitów informacji, czyli kubitów, nawet gdy działa komputer kwantowy . pod.


W dostępnej na rynku nieulotnej pamięci cyfrowej zastosowano materiały zmiennofazowe. Na przykład w przypadku płyt DVD wielokrotnego zapisu laser służy do podgrzewania małych kawałków materiału, które następnie są schładzane w celu utworzenia kryształów lub amorficznych bloków. Do przechowywania jedynek i zer cyfrowych bitów informacji wykorzystywane są dwie fazy materii, o bardzo różnych właściwościach optycznych.

W Badanie otwartego dostępu Niedawno opublikowane w Komunikacja przyrodniczaPodobnie fizyk Ming Yi z Rice i ponad trzydziestu współautorów z kilkunastu instytucji wykazali, że mogą wykorzystać ciepło do przełączenia kryształu żelaza, germanu i telluru między dwiema fazami elektronicznymi. W każdym z nich ograniczony ruch elektronów wytwarza topologicznie chronione stany kwantowe. Ostatecznie przechowywanie kubitów w stanach chronionych topologicznie mogłoby zmniejszyć błędy związane z dekoherencją, które są plagą obliczeń kwantowych.

„To było całkowite zaskoczenie” – powiedział Yee o odkryciu. „Początkowo interesowaliśmy się tym materiałem ze względu na jego właściwości magnetyczne. Potem jednak dokonywaliśmy pomiaru i widzieliśmy tę fazę, a potem przy kolejnym pomiarze widzieliśmy drugą fazę. Nominalnie był to ten sam materiał, ale wyniki były bardzo skrajny.” Różny.”

Odkrycie wskazuje na pamięć typu flash do przechowywania kubitów

Fizyk eksperymentalny z Uniwersytetu Rice, Han Wu (po lewej) i fizyk teoretyczny Li Chen współpracowali z kolegami z kilkunastu instytucji badawczych, aby odkryć materiał kwantowy ze zmianą fazową, który można wykorzystać do stworzenia nieulotnej pamięci zdolnej do przechowywania kwantowych bitów informacji. Albo kubity. Wu i Chen są głównymi autorami recenzowanego badania Komunikacja przyrodnicza O wyszukiwaniu. Źródło: Gustavo Raskoski/Uniwersytet Rice.

Odszyfrowanie tego, co działo się podczas eksperymentów, wymagało ponad dwóch lat wspólnej pracy z dziesiątkami kolegów. Naukowcy odkryli, że niektóre próbki kryształów schładzały się szybciej niż inne, gdy zostały podgrzane przed przeprowadzeniem eksperymentów.

W przeciwieństwie do materiałów stosowanych w większości technologii pamięci ze zmianą fazy, Ye i jego współpracownicy odkryli, że stop żelaza, germanu i telluru nie wymaga topienia i rekrystalizacji w celu zmiany faz. Zamiast tego odkryli, że puste miejsca atomowe w sieci krystalicznej, zwane wakatami, ułożone są w różny sposób w zależności od tego, jak szybko kryształ był chłodzony. Aby przejść z jednej typowej fazy do drugiej, wykazano, że można po prostu ponownie podgrzać i ochłodzić kryształ przez dłuższy lub krótszy okres czasu.

„Jeśli chcesz zmienić układ wolnych miejsc w materiale, zwykle dzieje się to w temperaturach znacznie niższych niż te potrzebne do stopienia wszystkiego” – powiedział Yi.

Powiedziała, że ​​w niewielu badaniach analizowano, jak zmieniają się właściwości topologiczne materiałów kwantowych w odpowiedzi na zmiany w rozmieszczeniu wolnych miejsc.

„To jest główne ustalenie” – stwierdziła w artykule na temat nakazu przeniesienia wakatu. „Ważny jest pomysł wykorzystania kolejności wolnych miejsc do kontrolowania topologii. Tak naprawdę nie został on zbadany. Ludzie na ogół patrzyli na materiały tylko z perspektywy w pełni symetrycznej, co oznacza, że ​​wszystko jest zajęte przez ustaloną zbiór symetrii prowadzących do „jednego rodzaju topologii elektronicznej”. Zmiany w rozmieszczeniu wakatów zmieniają symetrię sieci. Ta praca pokazuje, jak może to zmienić topologię elektroniczną. Wydaje się prawdopodobne, że porządkowanie wakatów można wykorzystać do wywołania zmian topologicznych również w innych materiałach. „

„Jestem zdumiewający, że moi koledzy-eksperymentanci potrafią tak szybko zaaranżować zmianę symetrii kryształu” – powiedział fizyk teoretyczny Rice Kimiao Si, współautor badania. „Pozwala to na całkowicie nieoczekiwaną, ale całkowicie pożądaną zdolność transformacyjną również w teorii jako sposób, w jaki staramy się projektować nowe kształty.” topologii i jej kontroli poprzez współpracę pomiędzy silnymi korelacjami i symetrią grup przestrzennych.

Głównymi autorami badania są Han Wu i Li Chen, obaj z Rice. Inni współautorzy Rice to Jianwei Huang, Xiaokun Ting, Yucheng Guo, Mason Clem, Zhuqiao Shi, Chandan Seti, Yaofeng Xie, Bin Zhao, Junichiro Kono, Pengcheng Dai, Yimu Han i C. Ye, Dai, Han, Kono i Si są członkami Rice Quantum Initiative i Rice Center for Quantum Materials.

Współautorami badania są naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego, Los Alamos National Laboratory, Uniwersytetu Kyung Hee w Korei Południowej, Uniwersytetu Pensylwanii, Uniwersytetu Yale, Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis, Uniwersytetu Cornell, Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i Uniwersytet Stanford. Krajowe Laboratorium Akceleratorów w Centrum Akceleratorów Liniowych, Laboratorium Krajowym w Brookhaven i Laboratorium Krajowym Lawrence Berkeley.

więcej informacji:
Han Wu i in., Odwracalne nieulotne przełączanie elektroniczne w żelaznych magnesach van der Waalsa w temperaturze bliskiej temperaturze pokojowej, Komunikacja przyrodnicza (2024). doi: 10.1038/s41467-024-46862-z

Dostarczone przez Uniwersytet Rice

cytat: Nieulotna pamięć kwantowa: ścieżka punktów odkrycia do pamięci typu flash do przechowywania kubitów (2024, 6 kwietnia) Źródło 6 kwietnia 2024 z https://phys.org/news/2024-04-nonvolatile-quantum-memory-discovery – ścieżka .język programowania

Niniejszy dokument podlega prawu autorskiemu. Niezależnie od uczciwego obrotu w celach prywatnych studiów lub badań, żadna część nie może być powielana bez pisemnej zgody. Treść jest udostępniana wyłącznie w celach informacyjnych.

READ  Naukowcy z Moffett identyfikują immunosupresję jako główny czynnik prowadzący do rozwoju raka jelita grubego