محققان به مجموعه‌اي از درهم‌تنيدگي‌هاي متعدد کوانتومي رسيدند. سيستم فسفر در سيليکون مي‌تواند منجر به تکميل کامپيوترهاي کوانتومي شود.
در طول ۶ ماه اخير گزارش‌هاي متعددي از دانشمندان مختلف سرار دنيا رسيده است که در آن‌ها اذعان دارند سيليکون که عنصر اصلي کامپيوترهاي امروزي است، مي‌تواند سنگ بناي کامپیوترهاي کوانتومي نسل آينده هم باشد. سيليکون عنصري فراوان و ارزان است که بسياري از قطعه‌هاي الکترونيکي امروزي از آن ساخته شده‌اند.
کامپيوترهاي کوانتومي از خاصيت‌هاي کوانتومي اتم‌ها و يا مولکول‌ها استفاده مي‌کنند و مدت زمان کار آن‌ها کسر کوچکي از زمان لازم کامپيوترهاي امروزي براي اجراي محاسبات است. اما با اين حال، تاکنون کامپیوترهاي کوانتومي ساخته شده شکلي نسبتاً ابدايي داشته‌اند و فقط حاوي چند کيوبيت (بيت کوانتومي) داده هستند. در طراحي اين کامپیوترها از روش‌هاي خاصي مانند دام‌هاي يوني، سردسازي ابررساناها به مقدار زياد و انبرک‌هاي نوري استفاده شده است. هر کدام از اين روش‌ها کارامدي‌ها، مزايا و معايب خود را داشته‌اند.
برخي دانشمندان معتقدند که براي کامپيوترهاي کوانتومي با ۱۰۰ کيوبيت داده يا بيشتر، سيليکون مي‌تواند عنصر مفيدي باشد. در حقيقت سيليکون مي‌تواند پلي ميان کامپیوترهاي کلاسيک و کامپیوترهاي کوانتومي باشد. براي اولين بار در سال ۱۹۹۸ بروس کين (Bruce Kane) يک فيزيکدان از دانشگاه مريلند، پيشنهاد داد که از اسپين هسته‌اي اتم‌هاي فسفر و سيليکون يک کيوبيت ساخته شود.
محققان در چند ماه گذشته، از پيشرفت در استفاده از سيستم فسفر در سيليکون خبر داده‌اند. يکي از اين گروه‌هاي پژوهشي در دانشگاه آکسفورد مستقر هستند و تحت نظر فيزيکدان جان مورتون (John Morton) کار مي‌کنند. آن‌ها خبر داده‌اند که با بمباران راديويي موفق شدند اسپين‌هاي ده ميليارد جفت الکترون و هسته‌ي کريستال‌هاي فسفر-سيليکون را درهم‌تنيده کنند. درهم‌تنيدگي (Entanglement) پديده‌اي است که به ذرات کوانتومي اجازه مي‌دهد با هم در ارتباط باشند حتي اگر از نظر مکاني از هم دور هستند. اين ويژگي کوانتومي در کنار ويژگي ديگري که برهمنهی (superposition) نام دارد مي‌توانند کيوبيت‌هايي را بسازند که در يک زمان واحد در حالت‌هاي مختلف قرار دارند. يعني گويي اين کيوبيت‌ها هم صفر هستند و هم يک. آزمايش‌ها با استفاده از عنصر سيليکون در حوزه‌ي محاسبات کوانتوم با اميدواري هرچه بيشتر ادامه دارند.
بر اساس گفته‌هاي مورتون، مهم ترين مزيت طرحي که گروهش پيشنهاد مي‌دهند اين است که اين طرح به سادگي با مدارهاي سيليکوني معمولي ادغام مي‌شود و همچنين کيوبيت‌هايي توليد مي‌کند که مي‌توانند چند ثانيه عمر کنند. در بسياري از سيستم‌هاي کوانتومي ديگر، کيوبيت‌ها فقط چند ميکروثانيه ايجاد مي‌شوند و دوباره از بين مي‌روند که اين زمان کوتاه اجراي محاسبات را دشوار مي‌کند.
دين مک کامي (Dane McCamey) هم در دانشگاه سيدني از سيستم مشابهي استفاده کرده است. او درباره‌ي کار مورتون مي‌گويد: «نوآوري او توانسته است تعداد زيادي جفت درهم‌تنيده ايجاد کند.» او و بسياري ديگر از محققان اعتقاد دارند که‌اين جفت‌ها مي‌توانند مسير را براي محاسبات کوانتومي با درهم‌تنيدگي‌هاي بالا هموار کنند و سپس بتوان با اعمال اندازه‌گيري‌هاي دقيق به تعداد زيادي پردازش‌هاي موازي رسيد.
البته نکته‌اي که حائز اهميت است اين است که اگرچه محققان آکسفورد توانسته‌اند ۱۰ ميليارد جفت درهم‌تنيده ايجاد کنند، اما تعداد کمي از آن‌ها را مي‌توان به عنوان کيوبيت استفاده کرد. بعيد است اين مسئله در آينده‌اي نزديک حل شود.
ريموند لافليم (Raymond Laflamme)، مدير اجرايي مؤسسه‌ي محاسبات کوانتومي در دانشگاه واترلو مي‌گويد: «بسياري از کساني که اخبار کامپيوترهاي کوانتومي را دنبال مي‌کنند، تصور مي‌کنند که ما به زودي به کامپیوترهاي کوانتومي سيليکوني دست پيدا مي‌کنيم. اما حقيقت اين است که با وجودي که پژوهشگران اکنون در مسير درستي قرار دارند، اما هنوز راه زيادي تا ساخت يک کامپيوتر کوانتومي سيليکوني باقي مانده است.»
کامپيوترهاي کوانتومي، کامپیوترهايي هستند که قدرت پردازش همزمان داده‌ها را دارند. اين رايانه‌ها براي مصارف خانگي و کاربران معمولي طراحي نشده‌اند، بلکه مي‌توانند محاسبات بسيار پيچيده و زمان‌بر را تنها در کسري از ثانيه انجام دهند. هم اکنون چند کمپاني مانند گوگل و تيتان از کامپیوترهاي کوانتومي ساخته شده استفاده مي کنند. اما اين رايانه‌ها هنوز در دست بررسي هستند و مي توان گفت همچنان شکل کامل و بي نقصي از آن‌ها ارائه نشده است.
منبع:
IEEE
Quantum Entagelment
انتقال به راه دور
منابع مفید:
تله پورت
کامپیوترهای کوانتمی چگونه کار می کنند؟
کامپیوترهای کوانتمی
محاسبات کوانتمی
نقاط و سلول های کوانتمی: پژوهش ها و کاربردها
محاسبه با قانون مور
پایان عصر سیلیکون
نقاط کوانتمی چیست؟
نقاط کوانتمی و اتلاف انرژی
How Quantum Computers Work?
Quantum Dot - WIKI
Science Daily
Can Quantum Dots Compute? (IEEE)