یک حالت کوانتومی جدید برای استخراج اطلاعات کوانتومی کشف شد

یک گروه پژوهشی به سرپرستی پروفسور «جادونگ لی»(Jaedong Lee) از «موسسه علم و فناوری دایگو گیونگبوک»(DGIST) یک حالت کوانتومی جدید و یک مکانیسم پیشگام را برای استخراج و کنترل اطلاعات کوانتومی معرفی کرده‌اند.

این گروه پژوهشی با همکاری پروفسور «نوجونگ پارک»(Noejung Park) از «موسسه ملی علم و فناوری اولسان»(UNIST) برای اولین بار فرآیند تشکیل و سنتز حالت‌های اکسیتون و فلوکه را که از تعامل بین نور و ماده در نیمه‌رساناهای دوبعدی حاصل می‌شوند، در پژوهش خود نشان دادند. این پژوهش، اطلاعات کوانتومی را در لحظه و هنگام درهم‌تنیدگی کوانتومی جمع‌آوری می‌کند و اطلاعات ارزشمندی را درباره فرآیند تشکیل اکسیتون در این مواد ارائه می‌دهد. در نتیجه، فناوری اطلاعات کوانتومی را پیش می‌برد.

برخلاف جامدات سه‌بعدی سنتی که حفظ انسجام کوانتومی در آنها به دلیل تأثیرات حرارتی چالش‌برانگیز است، نیمه‌رساناهای دوبعدی دارای سطوح انرژی برای اکسیتون‌ها و نوارهای رسانا هستند که به دلیل تأثیرات ضعیف‌تر، متمایز باقی می‌مانند و بدین ترتیب، انسجام را در دوره‌های طولانی حفظ می‌کنند. این تمایز باعث می‌شود که نیمه‌رساناهای دوبعدی برای توسعه دستگاه‌های اطلاعات کوانتومی امیدوارکننده باشند. با وجود این، تاکنون مکانیسم‌های همدوسی و ناهمدوسی الکترون‌ها در طول تشکیل اکسیتون به خوبی شناخته نشده‌اند.

گروه پروفسور لی از طریق محاسبات نظری با استفاده از طیف‌سنجی فوتوالکترون و تفکیک مواد نیمه‌رسانای دوبعدی تأیید کردند که تشکیل اکسیتون هم‌زمان با ایجاد حالت فلوکه است و یک حالت کوانتومی جدید و ترکیبی را تولید می‌کند. علاوه بر این، آنها مکانیسمی را شناسایی کردند که درهم تنیدگی کوانتومی توسط آن در این حالت رخ می‌دهد و یک روش فوری را برای استخراج، باز کردن و کنترل اطلاعات کوانتومی پیشنهاد دادند.

لی اظهار داشت: ما یک حالت کوانتومی جدید را کشف کرده‌ایم که به حالت سنتز اکسیتون-فلوکه معروف است و مکانیسم جدیدی را برای درهم‌تنیدگی کوانتومی و استخراج اطلاعات کوانتومی پیشنهاد کرده‌ایم. پیش‌بینی می‌شود که این پژوهش، تحقیقات حوزه فناوری اطلاعات کوانتومی را در نیمه‌رساناهای دوبعدی پیش ببرد.

پارک گفت: این پژوهش یک الگوی جدید را برای فناوری اطلاعات کوانتومی و رایانه‌های کوانتومی ایجاد می‌کند که نقطه عطف مهمی برای تحقق آن است.

این پژوهش در مجله «Nano Letters» به چاپ رسید.