وقتی بحث تکنولوژی کوانتومی مطرح میشه، همه چی باید دقیقِ دقیق باشه. یعنی فوتون‌ها (همون ذره‌های کوچیک نور) باید دقیقاً یکی‌یکی و کاملاً مشابه هم باشن. اگه یه ذره اختلاف یا خطایی پیش بیاد، کوانتوم‌کامپیوترها و سیستم‌های حساس درست کار نمی‌کنن.
حالا بچه‌های نابغه دانشگاه Northwestern یه راه جالب پیدا کردن تا این منابع نور کوانتومی رو خیلی مطمئن‌تر و تمیزتر کنن. قضیه چیه؟ اومدن یه لایه مولکولی، به اسم PTCDA، رو روی یه نیمه‌هادی خیلی نازک به اسم تنگستن دی‌سلناید مالیدن! (نیمه‌هادی همون موادی هستن که ویژگی‌های خاصی دارن و پایه خیلی از قطعات الکترونیکی امروزی‌ان.)
این یک حرکت ساده ولی قوی، باعث شد فوتون‌هایی که قبلاً پر سروصدا و غیرقابل‌اعتماد بودن، حالا به فوتون‌های تمیز و تک‌تک و خالص تبدیل بشن! تازه، خلوص طیفی این فوتون‌ها رو تا ۸۷٪ برد بالا و تولیدشون هم راحت‌تر شد. یعنی انرژی کمتری برای ساختن فوتون لازمه. همه اینا رو هم انجام داد، بدون اینکه خاصیت اصلی اون نیمه‌هادی رو خراب کنه.
حالا چرا اینکار کلاً انقلابی بود؟ مشکل اینجاست که وقتی تنگستن دی‌سلناید نقص اتمی داره (مثلاً یکی از اتم‌هاش جا می‌مونه)، می‌تونه فوتون تنها ساتع کنه. ولی این جاها خیلی حساسن و اگه یه کم آلودگی یا حتی اکسیژن هوا برسه، همه چی بهم می‌ریزه. اما با این پوشش PTCDA این نقاط حساس از هرچی آلوده‌کننده محافظت میشن و رفتار الکترونیکی شون هم عوض نمیشه. PTCDA یه جور پوشش بی‌نقصه که کل اون نقاط رو تو یه محیط یکنواخت نگه می‌داره، واسه همین هیچ هوایی بهشون نمی‌رسه تا خراب بشن.
توی دنیای کامپیوتر و اینترنت کوانتومی، باید یه منبع فوتونی داشته باشیم که هر بار دقیقاً یه دونه فوتون بده بیرون؛ نه بیشتر، نه کمتر. مثل دستگاه نوشابه‌فروشی که باید هر بار یه نوشابه بده، نه دو تا یا نصفه. چون اگه تعدادش بهم بخوره، امنیت ارتباطات کوانتومی میره زیر سؤال و سنسورهای کوانتومی هم دقیق کار نمی‌کنن.
این پوشش جدید تونست این نقص‌های اتمی توی تنگستن دی‌سلناید رو کاملاً ایمن کنه و باعث شد فوتون‌ها حتی انرژی‌شون هم یه کوچولو تغییر کنه که اتفاقاً اینم برای دستگاه‌های مخابراتی بدرد می‌خوره! جالب اینجاست که این تغییر انرژی توی همه فوتون‌ها یک‌دست انجام شد و این یکنواختی واسه ساخت گجت‌های کوانتومی واقعاً یه نعمت محسوب میشه.
قراره این تیم Northwestern حالا برن سراغ مواد نیمه‌هادی و پوشش‌های مولکولی دیگه، ببینن کدومش بهتر جواب میده. یه هدف بزرگ‌تر هم دارن: اینکه بتونن با جریان برق، مستقیماً این فوتون‌ها رو بسازن! این یعنی امکان وصل کردن چندتا کامپیوتر کوانتومی و ساختن یه شبکه یا مثلاً “اینترنت کوانتومی” نزدیک‌تر و واقعی‌تر میشه. (اینترنت کوانتومی یعنی نوعی شبکه فوق امن و سریع که بر پایه قوانین عجیب کوانتوم کار می‌کنه.)
در نهایت، ارتباطات کوانتومی فقط با همین فوتون‌های تکی صورت می‌گیره. تکنولوژی جدیدشون کمک می‌کنه این منبع‌ها پایدارتر، قابل تنظیم‌تر و قابل گسترش‌تر باشن؛ چیزی که دقیقاً برای تحقق رویای اینترنت کوانتومی نیازه.
اگه دلتون خواست بیشتر درموردش بخونین، این تحقیق توی مجله Science Advances منتشر شده.
منبع: +
