دیود ابررسانای پیچ‌خورده به بازده 27.6% رسید؛ بازدهی که به گفته شبیه‌سازی‌ها برای کیوبیت‌ها مناسب است
پژوهشگران گزارش می‌دهند که پیچشی 1° در یک دیود ابررسانای ساخته‌شده از NbSe2 بازده آن را به 27.6% رساند. شبیه‌سازی‌های آنان حاکی از آن است که این مقدار میانی بهتر از یک دیود ایده‌آل به کار کیوبیت‌ها می‌آید.
نکات کلیدی
- 1پژوهشگران یک دیود ابررسانا از NbSe2 پیچ‌خورده ساختند و آن را در میدان‌های مغناطیسی اعمال‌شده در صفحه افزاره و عمود بر آن به کار انداختند.
- 2پیچشی تنها 1° بازده دیود را بالاتر از افزاره‌های دست‌نخورده برد و به 27.6% رساند.
- 3شبیه‌سازی‌های کوانتومی نویسندگان نشان می‌دهد که این بازده، که بسیار کمتر از مقدار ایده‌آل 100% است، برای حفظ ناهماهنگی کیوبیت و پایدارسازی سامانه‌های دوترازی بهینه است.
- 4مقاله نتیجه می‌گیرد که بیشترین یکسوسازی همیشه بهترین گزینه برای اطلاعات کوانتومی نیست.
- 5Nature Communications مقاله داوری‌شده و پذیرفته‌شده را در 10 اکتبر 2026 زودتر از موعد منتشر کرد؛ این نسخه ممکن است همچنان ویرایش شود.
متن کامل خبر
پژوهشگرانی از دانشگاه فلوریدا، دانشگاه ملی چنگ کونگ در تایوان، آکادمی علوم اسلواکی و دانشگاه ایالتی نیویورک در بوفالو یک دیود ابررسانا از NbSe2 پیچ‌خورده را توصیف کرده‌اند که هدف آن مدارهای کوانتومی ابررسانای کم‌نویزتر است. این مقاله به قلم هان ژونگ، دنیس کوچان، ایگور ژوتیچ و یینگ‌یینگ وو در 10 اکتبر 2026 در Nature Communications منتشر شد. صفحه این نشریه آن را پژوهشی داوری‌شده و پذیرفته‌شده معرفی می‌کند که زودتر از موعد منتشر می‌شود: نسخه دسترسی آزاد قابل استناد است، اما ممکن است پیش از آنکه نسخه نهایی Version of Record جای آن را بگیرد، همچنان ویرایش شود.
مسئله‌ای که این گروه به آن می‌پردازد این است که سیگنال‌ها در مدارهای ابررسانا می‌توانند در هر دو جهت حرکت کنند. به گفته نویسندگان، این امر به بازتاب‌ها و کنش برگشتی امکان می‌دهد نویز محیط پیرامون را به بخش‌های همدوس مدار بازگردانند و این وفاداری را کاهش می‌دهد. دیود ابررسانا غیرمتقابل است، یعنی با دو جهت به‌طور متفاوت رفتار می‌کند، و از این رو راهی برای سرکوب چنین پس‌پراکندگی‌ای در درون خود مدار فراهم می‌کند. با این حال، نویسندگان یادآور می‌شوند که بازده این دیودها و ادغام آن‌ها در سخت‌افزار کوانتومی تاکنون محدود بوده است.
در این آزمایش، گروه دیود را از NbSe2 ساخت و آن را در میدان‌های مغناطیسی‌ای به کار انداخت که هم در صفحه افزاره و هم عمود بر آن اعمال می‌شدند. به گفته چکیده مقاله، ایجاد پیچشی تنها 1° بازده دیود را در مقایسه با افزاره‌های دست‌نخورده و بدون پیچش افزایش داد و به 27.6% رساند.
این رقم فاصله زیادی با مقدار ایده‌آل 100% دارد. نویسندگان استدلال می‌کنند که این یک نقطه ضعف نیست: شبیه‌سازی‌های کوانتومی آنان نشان می‌دهد که بازدهی در این محدوده میانی هم در آزمایشگاه به‌طور واقع‌بینانه دست‌یافتنی است و هم بهترین گزینه برای حفظ ناهماهنگی کیوبیت و پایدارسازی سامانه‌های دوترازی. به بیان دیگر، مقاله می‌گوید قوی‌ترین یکسوسازی ممکن، یعنی اثر یک‌طرفه دیود، به‌خودی‌خود بهترین گزینه برای اطلاعات کوانتومی نیست.
نویسندگان این را به‌عنوان اصل طراحی تازه‌ای برای ویژگی‌های بنیادی ابررساناهای پیچ‌خورده معرفی می‌کنند که هدف آن مدارهای کوانتومی کم‌مصرف و با وفاداری بالاست. از جمله حامیان مالی ذکرشده در مقاله می‌توان به بنیاد ملی علوم آمریکا، وزارت انرژی آمریکا، آکادمی علوم اسلواکی، آژانس پژوهش و توسعه اسلواکی و شورای ملی علوم و فناوری تایوان اشاره کرد. نویسندگان اعلام می‌کنند که هیچ تعارض منافعی ندارند.
چرا مهم است
نویزی که در مدارهای ابررسانا به عقب بازمی‌گردد، وفاداری عناصر کوانتومی آن‌ها را کاهش می‌دهد و این مقاله ابررساناهای پیچ‌خورده را راهی برای تنظیم دیودهایی معرفی می‌کند که جلوی آن را می‌گیرند. پیام اصلی آن این است که یک دیود برای کمک به کیوبیت‌ها لازم نیست تا حد ممکن یک‌طرفه باشد. البته محدودیت‌هایی وجود دارد: رقم 27.6% از آزمایش دیود به دست آمده، در حالی که فایده آن برای کیوبیت‌ها بر شبیه‌سازی‌های نویسندگان استوار است، و متن منتشرشده نسخه‌ای زودهنگام و پذیرفته‌شده است که ممکن است هنوز تغییر کند.
گاه‌شمار
· منتشرشده
موضوع‌ها#ابررساناها#کیوبیت‌ها#مدارهای کوانتومی#دیودهای ابررسانا#Nature Communications
منابع
این خبر بر منابع زیر استوار است. برای بافت کامل، آن‌ها را بخوانید.
