🟠دانشگاه استنفورد نخستین پلتفرم پایدار درهم‌تنیدگی فوتون–الکترون در دمای اتاق را ساخت

🔹پژوهشگران دانشگاه استنفورد یک دستگاه اپتیکی در مقیاس نانو معرفی کرده‌اند که می‌تواند اسپین فوتون‌ها و الکترون‌ها را در دمای اتاق درهم‌تنیده کند؛ دستاوردی مهم که گامی بزرگ به‌سوی فناوری‌های #ارتباطات_کوانتومی کم‌هزینه و عملی به شمار می‌رود.

🔸در حال حاضر، رایانه‌های کوانتومی و بیشتر اجزای شبکه‌های کوانتومی برای حفظ همدوسی کوانتومی به سامانه‌های کرایوژنیک فوق‌سنگین و بسیار پرهزینه نیاز دارند که در نزدیکی صفر مطلق کار می‌کنند. این محدودیت، توسعه و گسترش این فناوری‌ها را دشوار و غیرمقیاس‌پذیر کرده است.

🔹اما دستاورد استنفورد نشان می‌دهد که یکی از عملیات‌های اساسی کوانتومی—درهم‌تنیدگی اسپین فوتون–الکترون—می‌تواند در شرایط معمولی و بدون سامانه‌های خنک‌سازی پیچیده انجام شود.

🔸این دستگاه جدید از لایه‌ای بسیار نازک و الگودهی‌شده از دی‌سلنید مولیبدن (MoSe₂) در ترکیب با نانوساختارهای سیلیکونی مهندسی‌شده ساخته شده است. MoSe₂ متعلق به خانواده‌ای از مواد به نام دی‌کالکوژنیدهای فلزات واسطه (TMDCs) است که در سال‌های اخیر به‌دلیل برهم‌کنش قوی نور–ماده و ویژگی‌های اسپین وابسته به دره (valley) خود بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند.

🔹این مواد به‌طور ویژه برای #فوتونیک_کوانتومی امیدبخش هستند، زیرا می‌توانند حالت‌های کوانتومی را بهتر و در دمایی بالاتر نسبت به بسیاری از نیمه‌رساناهای سنتی حفظ کنند.

🔸نانوساختارهای سیلیکونی طوری طراحی شده‌اند که «نور پیچ خورده» یا twisted light تولید کنند—فوتون‌هایی که اسپین‌هایشان در یک الگوی مارپیچی می‌چرخد. این نور ساختاریافته نه تنها از نظر بصری منحصر به فرد است، بلکه برای انتقال تکانه زاویه‌ای به الکترون‌ها در لایه MoSe₂ نیز بسیار مهم است.

🔹این انتقال اسپین القاشده از فوتون به الکترون سبب می‌شود که الکترون‌ها کیوبیت های پایدار تشکیل دهند. پژوهشگران تأکید می‌کنند که نوآوری اصلی، در خود مواد نیست—زیرا سیلیکون و MoSe₂ شناخته‌شده‌اند—بلکه در نحوهٔ ترکیب و الگودهی آن‌هاست که امکان ایجاد یک کوپلینگ اسپین– فوتون قوی و پایدار در دمای اتاق را فراهم کرده است.

🔸با محدودسازی و دستکاری دقیق نور در مقیاس نانو، این پلتفرم موفق شده است اسپین الکترون را به اندازهٔ کافی پایدار نگه دارد تا برای پروتکل‌های ارتباطات کوانتومی قابل استفاده باشد. این کار یکی از موانع دیرینه در فناوری‌های اپتیکی کوانتومی را برطرف می‌کند؛ جایی که اسپین الکترون‌ها معمولاً در دمای اتاق خیلی سریع دچار واهمدوسی می‌شوند و کارایی خود را از دست می‌دهند.

🔹این تیم اکنون در حال اصلاح معماری، بررسی سایر مواد TMDC با خواص کوانتومی بالقوه برتر و طراحی اجزای مکمل مانند منابع تک فوتونی در دمای اتاق، مدولاتورها و آشکارسازها است. وجود این قطعات برای گذر از یک دستگاه نانویی منفرد به یک شبکهٔ کوانتومی بزرگ ضروری است؛ شبکه‌ای که در آن درهم‌تنیدگی باید در مسیرهای طولانی تولید، هدایت و آشکارسازی شود.

🔸در چشم‌انداز بلندمدت، پژوهشگران قصد دارند این اجزای کوانتومی نانومقیاس را بر روی تراشه‌های سیلیکونی کوچک ادغام کنند؛ هدفی که در نهایت می‌تواند قابلیت‌های کوانتومی را در دستگاه‌های روزمره وارد کند.

🔹هرچند چنین کاربردهایی—برای مثال تلفن همراه مجهز به پردازش کوانتومی—احتمالاً حداقل یک دهه با واقعیت فاصله دارند، اما این دستاورد یک گام بنیادی به‌سوی فناوری‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر، کم‌مصرف و در دسترس محسوب می‌شود.

📎لینک خبر
‼️لینک مقاله
🔸🔸🔸🔸🔸🔸
🔗 Website
🔗 Telegram
🔗 LinkedIn

#اخبار #اپتیک_کوانتومی