ஒலி அலைகளால் குவாண்டம் தகவலைப் பாதுகாக்க முடியுமா? ஹார்வர்ட் கண்டுபிடிப்பு

ஹார்வர்ட் பல்கலைக்கழகத்தின் ஜான் ஏ. பால்சன் பொறியியல் மற்றும் பயன்பாட்டு அறிவியல் பள்ளி (SEAS) விஞ்ஞானிகள், பொனான்கள் எனப்படும் நுண்ணிய இயந்திர அதிர்வுகள் — அதாவது நுண்ணிய ஒலி அலைகள் — மூலம் குவாண்டம் தகவலைப் பாதுகாக்கும் புதிய வழியைக் கண்டறிந்துள்ளனர். மார்க்கோ லோன்சாரின் ஆய்வகத்தில் நடந்த இந்த ஆய்வு நேச்சர் பிசிக்ஸ் இதழில் வெளியாகியுள்ளது. இது சிப் அளவிலான குவாண்டம் நெட்வொர்க்குகளுக்கும், பல்வேறு வகையான குயூபிட்டுகள் (குவாண்டம் பிட்டுகள்) இணைந்த ஹைப்ரிட் அமைப்புகளுக்கும் உதவக்கூடும்.

குவாண்டம் நெட்வொர்க் அமைப்பதற்கான ஒரு வழிமுறை, வைரத்தில் உள்ள ஒரு குறைபாட்டுடன் இணைந்த எலக்ட்ரானின் ஸ்பின் எனும் பண்பில் தகவலைச் சேமிக்கிறது; பின்னர் பொனான்களைப் பயன்படுத்தி அதை குயூபிட் முனைகளுக்கு இடையே கடத்துகிறது. இதற்கு உதவுவது 'போனானிக் கேவிட்டி' எனப்படும் ஒரு அமைப்பு — இது அதிர்வுகளைப் பிடித்து வைத்து, ஸ்பினுடன் அவை வலுவாக இணையச் செய்கிறது. ஒளியை விட பொனான்களின் அலைநீளம் மிகக் குறைவு என்பதால், சிறிய கூறுகளை உருவாக்க முடியும்; மேலும் பொனான்கள் திடநிலை ஸ்பின்களுடனும் மின்காந்தப் புலங்களுடனும் எளிதில் தொடர்பு கொள்கின்றன.

ஆனால் இதில் ஒரு சிக்கல் உள்ளது: குவாண்டம் நினைவைப் பாதுகாப்பது. குயூபிட்டுகள் தங்களைச் சுற்றியுள்ள சூழலுக்கு உணர்திறன் மிக்கவை; தகவலைச் சேமித்து செயலாக்க போதுமான நேரம் தங்கள் குவாண்டம் நிலையைத் தக்க வைத்துக்கொள்ள வேண்டும் — இந்தத் திறனுக்கு ஒத்திசைவு என்று பெயர். வழக்கமாக மைக்ரோவேவ் பல்ஸ்களைப் பயன்படுத்தி, நினைவை சுற்றுச்சூழல் இரைச்சலிலிருந்து பிரித்துப் பாதுகாப்பது வழக்கம். ஆனால் போனானிக் கேவிட்டிகளுக்குள் இருக்கும் குயூபிட்டுகளுக்கு இந்த முறை சரியாக வேலை செய்யாது. இதனால், பொனான்களுடன் வலுவான தொடர்பையும் நீண்ட ஒத்திசைவையும் ஒரே சாதனத்தில் பெறுவது கடினமாக இருந்தது.

லோன்சார் ஆய்வகத்தில் சமீபத்தில் முனைவர் பட்டம் பெற்று தற்போது பாஸ்டன் பல்கலைக்கழகத்தில் பணிபுரியும் ஆய்வுப் பணியாளர் எலிசா கார்னெல் இந்தக் குழுவுக்குத் தலைமை தாங்கினார். அதே குழுவின் முன்னாள் ஆய்வுப் பணியாளர் ஜூஜிங் சூவுடன் இணைந்து, அவர் 'முற்றிலும் இயந்திர ஒத்திசைவு பாதுகாப்பு' எனும் முறையால் இதைத் தீர்த்தார். மைக்ரோவேவ் பல்ஸ்களுக்குப் பதிலாக, வைரத்தில் உள்ள சிலிக்கான்-வெகன்சி ஸ்பினில் தொடர்ச்சியான இயந்திர அதிர்வுப் புலம் ஒன்றைப் பயன்படுத்தினர். இது அந்தக் குயூபிட்டை 'டிரெஸ்டு' குயூபிட் என்னும் நிலைக்கு மாற்றுகிறது — அதாவது, தொடர்ச்சியான ஒலி அதிர்வுப் புலத்தை அது 'அணிந்திருப்பது' போல் செயல்படுகிறது. இதனால் குறைந்த அதிர்வெண் இரைச்சலால் அது குறைவாகவே பாதிக்கப்படுகிறது. 'நாங்கள் இரண்டு பிரச்சினைகளைத் தீர்க்கிறோம்' என்று கார்னெல் கூறினார். 'ஸ்பின், பொனான்களுடன் வலுவாகத் தொடர்பு கொள்ள வேண்டும் என்றும், ஸ்பின் நீண்ட ஒத்திசைவு நேரத்தைக் கொண்டிருக்க வேண்டும் என்றும் நாங்கள் விரும்புகிறோம்' என்றும் அவர் கூறினார்.

இந்தப் பாதுகாப்பு, போனானிக் கேவிட்டிகளுடன் இணக்கமான ஒரு இயந்திர புலத்திலிருந்தே கிடைப்பதால், அதே அமைப்புகள் குவாண்டம் தகவலைக் கடத்துவதோடு, அதை இரைச்சலிலிருந்து பாதுகாக்கவும் முடியும். இந்தப் புதிய முறையைப் பயன்படுத்தி, ஆராய்ச்சியாளர்கள் சிலிக்கான்-வெகன்சி ஸ்பினின் ஒத்திசைவு நேரத்தை சுமார் மூன்று மடங்கு அதிகரித்தனர்.