பாசல் பல்கலைக்கழகத்தின் இயற்பியலாளர்கள் முதல் முறையாக மேக்ரோஸ்கோபிக் தூரத்தில் இரண்டு ஆண்ட்ரீவ் குவிட்களை இணைத்து வெற்றி பெற்றுள்ளனர். ஒரு குறுகிய சூப்பர் கண்டக்டிங் ரெசனேட்டரில் உருவாக்கப்பட்ட மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டான்களின் உதவியுடன் அவர்கள் இதை அடைந்தனர். சோதனைகளின் முடிவுகள் மற்றும் அதனுடன் இணைந்த கணக்கீடுகள் சமீபத்தில் வெளியிடப்பட்டன இயற்கை இயற்பியல்குவாண்டம் கம்யூனிகேஷன் மற்றும் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் ஆகியவற்றில் இணைந்த ஆண்ட்ரீவ் குவிட்களின் பயன்பாட்டிற்கான அடித்தளத்தை அமைத்தல்.
குவாண்டம் கம்யூனிகேஷன் மற்றும் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் ஆகியவை குவாண்டம் பிட்கள் (குபிட்கள்) அடிப்படையிலான தகவல்களின் சிறிய அலகு — கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டரில் பிட்களுடன் தொடர்புடையவை. தற்போது உலகம் முழுவதும் ஆராயப்படும் பல்வேறு அணுகுமுறைகளில், ஆண்ட்ரீவ் ஜோடி குவிட்களைப் பயன்படுத்துவது ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய விருப்பமாகும்.
இந்த குவிட்கள் ஆண்ட்ரீவ் பிரதிபலிப்பு எனப்படும் ஒரு செயல்பாட்டில் ஒரு உலோகத்திற்கும் ஒரு சூப்பர் கண்டக்டருக்கும் இடையிலான இடைமுகங்களில் உருவாகின்றன. இங்கே, உலோகத்திலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரான் சூப்பர் கண்டக்டருக்குள் நுழைகிறது, அங்கு அது ஒரு எலக்ட்ரான் ஜோடியின் (ஒரு கூப்பர் ஜோடி) பகுதியாக மாறுகிறது – அதே நேரத்தில் நேர்மறை துகள் போல செயல்படும் ஒரு துளை மீண்டும் உலோகத்தில் பிரதிபலிக்கிறது. இந்த செயல்முறையின் அடிப்படையில், இந்த பொருட்களின் இடைமுகத்தில் பிணைக்கப்பட்ட நிலைகளின் தனித்துவமான ஜோடிகள் உருவாகின்றன. அவை ஆண்ட்ரீவ் பிணைப்பு நிலைகள் என அழைக்கப்படுகின்றன மற்றும் ஒரு குவிட்டின் அடிப்படை நிலைகளாக செயல்பட முடியும். இந்த நிலைகள் வெளிப்புற இடையூறுகளுக்கு ஒப்பீட்டளவில் வலுவானவை, மேலும் ஒத்திசைவு நேரம் — சூப்பர்போசிஷன் பராமரிக்கப்படும் நேரம் – ஒப்பீட்டளவில் நீண்டது. அவை உடனடியாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்டு நவீன மின்னணு சுற்றுகளில் இணைக்கப்படலாம். இந்த காரணிகள் அனைத்தும் நம்பகமான மற்றும் அளவிடக்கூடிய குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்குவதற்கு சாதகமானவை.
இரண்டு குவாண்டம் அமைப்புகளுக்கு இடையே பரிமாற்றம்
ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது இரண்டு ஆண்ட்ரீவ் குவிட்களுக்கு இடையில் ஒரு வலுவான குவாண்டம் மெக்கானிக்கல் இணைப்பை அடைந்துள்ளனர், ஒவ்வொன்றும் ஒரு குறைக்கடத்தி நானோவைரில் மொழிபெயர்க்கப்பட்டுள்ளது. முடிவுகள் கோட்பாட்டு மாதிரிகளுடன் சிறந்த உடன்பாட்டைக் காட்டுகின்றன.
“நாங்கள் இரண்டு ஆண்ட்ரீவ் ஜோடி குவிட்களை ஒரு நீண்ட, சூப்பர் கண்டக்டிங் மைக்ரோவேவ் ரெசனேட்டரின் இரண்டு முனைகளில் ஒன்றிலிருந்து மற்றொன்று பெரிய தூரத்தில் இணைத்தோம். இது ரெசனேட்டருக்கும் குவிட்களுக்கும் இடையில் மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டான்களை பரிமாற அனுமதிக்கிறது,” என்று துறையைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் கிறிஸ்டியன் ஸ்கொனென்பெர்கர் விளக்குகிறார். இயற்பியல் மற்றும் பாசல் பல்கலைக்கழகத்தின் சுவிஸ் நானோ அறிவியல் நிறுவனம், அதன் குழு சோதனைகளை மேற்கொண்டது.
மைக்ரோவேவ் ரெசனேட்டரை இரண்டு வெவ்வேறு வழிகளில் பயன்படுத்தலாம்: ஒரு பயன்முறையில், குவிட்களை ரெசனேட்டர் வழியாக படிக்கலாம், ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு அவற்றின் குவாண்டம் நிலை குறித்த தகவல்களை வழங்குகிறது. மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டான்களை இழக்காமல் “தொடர்பு கொள்ள” அனுமதிக்கும் இரண்டு குவிட்களையும் ஒன்றோடொன்று இணைக்க இரண்டாவது பயன்முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. இரண்டு குவிட்களும் பின்னர் ஒன்றுக்கொன்று சுயாதீனமாக இல்லை, மாறாக ஒரு புதிய குவாண்டம் நிலையைப் பகிர்ந்து கொள்கின்றன – இது குவாண்டம் தொடர்பு மற்றும் குவாண்டம் கணினிகளின் வளர்ச்சிக்கு இன்றியமையாதது.
“எங்கள் வேலையில், நாங்கள் மூன்று குவாண்டம் அமைப்புகளை ஒருங்கிணைக்கிறோம், இதனால் அவை ஒருவருக்கொருவர் ஃபோட்டான்களை பரிமாறிக்கொள்ள முடியும். எங்கள் குவிட்கள் 100 நானோமீட்டர் அளவு மட்டுமே உள்ளன, மேலும் அவற்றை 6 மில்லிமீட்டர் மேக்ரோஸ்கோபிக் தூரத்தில் இணைக்கிறோம்,” என்கிறார் டாக்டர் ஆண்ட்ரியாஸ் பாம்கார்ட்னர், கட்டுரையின் இணை ஆசிரியர்களில் ஒருவர். “அவ்வாறு செய்வதன் மூலம், ஆண்ட்ரீவ் ஜோடி குவிட்கள் கச்சிதமான மற்றும் அளவிடக்கூடிய திட-நிலை குவிட்களாக பொருத்தமானவை என்பதை எங்களால் காட்ட முடிந்தது.”
ஐரோப்பிய FET திறந்த திட்டமான AndQC இன் ஒரு பகுதியாக பேசல், கோபன்ஹேகன், கார்ல்ஸ்ரூ மற்றும் யேல் பல்கலைக்கழகங்களின் குழுக்களால் இந்த பணி மேற்கொள்ளப்பட்டது.