नैनोमैग्नेट्स लॉकस्टेप में हैं

क्वांटम कंप्यूटर के लिए बिल्डिंग ब्लॉक्स के रूप में अणु?

चार लोहे के परमाणुओं के स्पिन के साथ उपयोग किए जाने वाले अणु की संरचना। एक माइक्रोवेव पल्स स्पिन्स को कुछ कोणों से झुकाने का कारण बनता है। © 1. भौतिकी संस्थान, स्टटगार्ट विश्वविद्यालय
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क्वांटम कंप्यूटर को भविष्य का कंप्यूटर माना जाता है। दुनिया भर के शोधकर्ता ऐसे उपकरणों की प्राप्ति पर गहनता से काम कर रहे हैं। एक आशाजनक दृष्टिकोण आणविक नैनोमैगनेट का उपयोग सबसे छोटे भवन ब्लॉकों के रूप में करता है। पहली बार, स्टुटगार्ट के वैज्ञानिकों ने बड़े स्पिन के साथ अणुओं को प्रदर्शित करने में सफलता प्राप्त की है - एक प्रकार का जाइरोस्कोप - एक सेकंड के अंश के लिए लॉकस्टेप में चलता है। पत्रिका प्राइमरी रिव्यू लेटर्स के शोधकर्ताओं के अनुसार, क्वांटम सुसंगतता के रूप में जानी जाने वाली यह संपत्ति क्वांटम कंप्यूटर को जल्दी महसूस करने का शुरुआती संकेत हो सकती है।

क्वांटम सिद्धांत ने सौ साल पहले भौतिकी में क्रांति ला दी थी। अब यह हमारे कंप्यूटर में अपना रास्ता बनाने वाला है। इसकी संभावनाएँ शास्त्रीय भौतिकी से कहीं आगे हैं और उपन्यास कम्प्यूटेशनल विधियों के विकास के लिए प्रेरित करती हैं। इन एल्गोरिदम के साथ, उन विशिष्ट समस्याओं से निपटना संभव है जो शास्त्रीय कंप्यूटरों के साथ असंगत हैं।

क्वांटम कंप्यूटर बनाने में सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक सामग्री है जिसमें से बिट्स बनाए जाते हैं। क्योंकि कम्प्यूटेशनल प्रक्रिया के दौरान उपयोग किए जाने वाले क्वांटम यांत्रिक राज्यों को लंबे समय तक स्थिर होना चाहिए। अन्यथा, गणना पूरी होने से पहले जानकारी खो जाएगी - जैसे बर्फ के टुकड़े से बना कागज का एक टुकड़ा जो आपकी उंगलियों के नीचे पिघल जाता है। उदाहरण के लिए, ऐसे स्थिर राज्यों को इलेक्ट्रॉनों की मदद से महसूस किया जा सकता है, क्योंकि इन छोटे कणों में स्पिन की क्वांटम यांत्रिक गुण होते हैं।

इलेक्ट्रॉनों बातचीत करते हैं

हालांकि, एक वास्तविक कंप्यूटर एकल इलेक्ट्रॉनों से मिलकर नहीं बना सकता है। दूसरी ओर, वास्तविक सामग्रियों में क्वांटम गुणों का निरीक्षण करना बहुत मुश्किल है।

स्टटगार्ट विश्वविद्यालय के भौतिकी संस्थान के शोधकर्ताओं द्वारा प्रयुक्त सामग्री एक तथाकथित एकल-अणु चुंबक है। इन जटिल लेकिन छोटे और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य कणों के बारे में अनोखी बात यह है कि प्रत्येक अणु में पहले से ही चुंबकीय गुण होते हैं। यह इसे चुंबकीय आयनों द्वारा प्राप्त होता है, जो अणु में निश्चित स्थानों पर बैठते हैं। अलग-अलग आयनों के इलेक्ट्रॉनों एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं - जिसके परिणामस्वरूप कम तापमान पर स्थिर स्पिन के साथ एक राज्य होता है। प्रदर्शन

उपयोग में चार लोहे के आयनों के साथ उपन्यास अणु

अपने प्रयोगों के लिए, शोधकर्ताओं ने चार लोहे के आयनों के साथ एक उपन्यास अणु का उपयोग किया। इसका स्थिर स्पिन इलेक्ट्रॉन की तुलना में दस गुना बड़ा है और विभिन्न ऊर्जाओं के साथ विभिन्न राज्यों पर कब्जा कर सकता है। अणुओं को बेहद कम माइक्रोवेव दालों के साथ बमबारी की गई।

पहाड़ों में शूट की गई राइफल की तरह, एक गूंज है जिससे आप यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि इस बीच स्पिन का व्यवहार कैसे हुआ। इन प्रयोगों से पता चला है कि अणुओं में स्पिन दूसरे के अंशों के लिए लॉक-स्टेप में चलती है। वैज्ञानिकों ने कहा कि यह गुण, जिसे सुसंगतता के रूप में जाना जाता है, लेजर प्रकाश के व्यवहार के साथ तुलनीय है, जो इसे इसके विशेष गुण प्रदान करता है।

शोधकर्ताओं ने माइक्रोवेव की गूंज को सुना

इसके अलावा, भौतिक विज्ञानी तथाकथित रबी दोलन भी लागू करते हैं: संक्षेप में, अणुओं के स्पिन को एक साथ कुछ कोणों से घुमाया जाता था। कई पूर्ण घुमाव करना भी संभव था, जिसे पहले असंभव माना जाता था।

इससे पहले कि एक वास्तविक क्वांटम कंप्यूटर आणविक मैग्नेट के साथ बनाया जा सके, हालांकि, आगे डोरियों को लेने की आवश्यकता है। सबसे पहले, वैज्ञानिकों को अणुओं को एक सतह पर व्यवस्थित करना होगा। फिर उन्हें व्यक्तिगत रूप से संबोधित किया जाता है, प्रोग्राम किया जाता है और पढ़ा जाता है। सिद्धांत रूप में, यह संभव है, लेकिन आज तक, माइक्रोवेव गूँज से निपटने के लिए बड़ी संख्या में अणुओं की आवश्यकता होती है।

(आईडीडब्ल्यू - विश्वविद्यालय स्टटगार्ट, 13.10.2008 - डीएलओ)