Rekord qırıldı: Kvant materialları indi əvvəlkindən daha yaxındır

Fosfor və silikondan ibarət 15 000 kübitlik massiv elektrik enerjisini demək olar ki, itkisiz ötürən kvant materiallarını simulyasiya etmək üçün indiyədək yaradılmış ən böyük platformanı ortaya qoyur. Bu miqyasda hazırlanmış kvant simulyatoru ekzotik və potensial olaraq son dərəcə faydalı materialların necə işlədiyini anlamağa kömək edə, gələcəkdə isə bu materialların optimallaşdırılmasının yolunu aça bilər.

Valyuta.az xəbər verir ki, kvant kompüterlər klassik kompüterlərin çətinliklə həll etdiyi hesablamaları kvant hadisələrindən istifadə etməklə yerinə yetirməyi hədəfləyir. Eyni şəkildə, kvant fenomenlərindən istifadə edən simulyatorlar da tədqiqatçılara hələ tam başa düşülməyən material və ya molekulları daha dəqiq modelləşdirməyə imkan verir.

Bu yanaşma xüsusilə elektriki demək olar ki, itkisiz ötürən fövqəlkeçiricilər üçün aktualdır. Çünki bu xüsusiyyətlər birbaşa kvant effektlərindən qaynaqlanır. Həmin effektlər kvant simulyatorlarında birbaşa tətbiq oluna bildiyi halda, ənənəvi kompüterlərdə çox mürəkkəb riyazi çevirmələr tələb edir.

Avstraliyada fəaliyyət göstərən "Silicon Quantum Computing" şirkətindən Mişel Simmons və komandası kvant materialları üçün indiyədək hazırlanmış ən böyük kvant simulyatorunu yaradıb. “Quantum Twins” adlandırılan bu platforma barədə danışan Simmons əldə olunan miqyas və nəzarət səviyyəsinin yeni bir mərhələnin əsasını qoyduğunu bildirib. Komandanın fikrincə, artıq daha əvvəl düşünülməyən üsullarla yeni materiallar dizayn etmək mümkündür və bunun yolu həmin materialların atom səviyyəsində oxşarlarını sözün əsl mənasında atom-atom inşa etməkdən keçir.

Tədqiqatçılar bu simulyatorları silikon çiplərin içinə fosfor atomları yerləşdirməklə hazırlayıblar. Hər bir atom kvant bitinə, yəni kübitə çevrilib. Kübitlər kvant kompüterləri və simulyatorlarının əsas quruluş elementləri hesab olunur. Komanda bu kübitləri real materiallardakı atom düzülüşlərini təqlid edəcək şəkildə müxtəlif qəfəs strukturlarında yüksək dəqiqliklə yerləşdirə bilib.

“Quantum Twins” platformasının hər bir versiyası 15 min kübitdən ibarət kvadrat qəfəsə malikdir. Bu göstərici indiyədək yaradılmış bütün kvant simulyatorlarını miqyas baxımından geridə qoyur. Daha əvvəl oxşar kübit massivləri yalnız bir neçə min ədəd olmaqla, həddindən artıq soyudulmuş atomlar vasitəsilə əldə edilə bilmişdi.

Naxışlama prosesi və hər çipə əlavə edilən elektron komponentlər sayəsində komanda çip daxilində elektronların xüsusiyyətlərinə də nəzarət edə bilib. Bu nəzarət simulyasiya olunan materiallarda elektronların necə davrandığını anlamaq baxımından kritik əhəmiyyət daşıyır. Məsələn, qəfəsin istənilən nöqtəsinə elektron əlavə etməyin nə qədər çətin olacağını və ya elektronun iki nöqtə arasında keçid ehtimalını tənzimləmək mümkün olub.

Simmons qeyd edib ki, ənənəvi kompüterlər xüsusilə böyük ikiölçülü sistemləri və bəzi elektron xüsusiyyətlərinin birləşməsini simulyasiya etməkdə çətinlik çəkir, “Quantum Twins” simulyatorları isə bu sahədə ümidverici nəticələr göstərir. Komanda çipləri sınaqdan keçirərkən materiallardakı nizamsızlıqların elektrik axınına təsirini izah edən məşhur riyazi model əsasında keçirici və izolyator davranışları arasındakı keçidi simulyasiya edib.

Bundan əlavə, sistemin Hall əmsalı temperaturdan asılı olaraq ölçülüb. Bu göstərici simulyasiya olunan materialın maqnit sahəsinə məruz qaldıqda necə reaksiya verdiyini anlamaq üçün mühüm meyar sayılır.

Təcrübələrdə istifadə edilən qurğuların ölçüsü və dəyişənlər üzərində əldə olunan dəqiq nəzarət növbəti hədəfin qeyri-ənənəvi fövqəlkeçiricilər ola biləcəyini göstərir. Klassik fövqəlkeçiricilərin elektron səviyyəsində işləmə prinsipləri əsasən məlumdur. Lakin bu materialların fövqəlkeçirici ola bilməsi üçün ya həddindən artıq soyudulması, ya da çox yüksək təzyiq altında saxlanılması tələb olunur ki, bu da praktik tətbiqlər üçün ciddi maneə yaradır.

Bəzi fövqəlkeçiricilər daha mülayim şəraitdə işləyə bilir. Lakin onları otaq temperaturu və təzyiqində fəaliyyət göstərəcək şəkildə dizayn etmək üçün daha dərindən, mikroskopik səviyyədə anlayışa ehtiyac var. Kvant simulyatorlarının gələcəkdə verə biləcəyi əsas töhfə də məhz bu sahədə görülür.

“Quantum Twins” platformasının potensialı bununla məhdudlaşmır. Simmonsun sözlərinə görə, bu simulyator müxtəlif metallar arasındakı sərhəd səthlərini və ya poliasetilenə bənzər molekullarla metal qarşılıqlı təsirlərini araşdırmaq üçün də istifadə oluna bilər. Bu cür tədqiqatlar dərman hazırlanması proseslərində və ya süni fotosintez sistemlərinin dizaynında mühüm rol oynaya bilər.

Paşa Məmmədli