پیشرفت جدید فناوری‌های کوانتومی با ساخت سرامیک‌های چاپ سه‌بعدی

به گزارش سینا به نقل از ادونسد ساینس نیوز، فناوری‌های کوانتومی این قابلیت را دارند که با مهار پدیده‌های منحصربه‌فرد دنیای کوانتومی، تحولی را در محاسبات، ارتباطات و حسگرها ایجاد کنند. مفاهیمی مانند برهم‌نهی که در آن ذرات در چندین حالت به طور هم‌زمان وجود دارند و درهم‌تنیدگی که در آن ذرات حتی در فواصل بسیار زیاد به هم متصل می‌مانند، اساس فناوری کوانتومی هستند و به این فناوری‌ها امکان می‌دهند بسیار فراتر از توانایی‌ همتایان سنتی خود ظاهر شوند.

در سال‌های اخیر پیشرفت قابل‌توجهی در توسعه دستگاه‌های کوانتومی حاصل شده اما انتقال این فناوری‌های پیشرفته از آزمایشگاه به برنامه‌های کاربردی دنیای واقعی با موانع مهمی روبه‌رو است زیرا این دستگاه‌ها به ادغام اجزای پیچیده با عملکردهای پیچیده نیاز دارند تا ذرات یا موادی را در حالت‌های کوانتومی شکننده تولید کنند که به راحتی با تداخلات جزئی محیط دستگاه مختل می‌شوند.

این مشکل وقتی تشدید می‌شود که مواد مورد استفاده برای ساخت محفظه دستگاه، به بی‌ثباتی حالت‌های کوانتومی می‌انجامند. این مواد معمولا فلزاتی هستند که به دلیل استحکام، سفتی و مقرون‌به‌صرفه بودن انتخاب می‌شوند. با وجود این، سایر ویژگی‌های ذاتی مانند توانایی آنها در رسانایی الکتریکی و میدان‌های مغناطیسی با حالت‌های کوانتومی تداخل دارند.

گروهی به سرپرستی «مارک کرایست»(Marc Christ) دانشمند «موسسه فردیناند براون»(FBH) در آلمان برای حل کردن این مشکل و افزایش قدرت، قابلیت حمل و عملی شدن دستگاه‌های کوانتومی پیشنهاد کرده‌اند که اجزای مهم دستگاه‌های کوانتومی به جای فلزات از سرامیک تولید شوند.

کرایست توضیح داد: سرامیک‌ها به لطف خواص منحصربه‌فرد خود، نقش مهمی را در بسیاری از فناوری‌های کوانتومی ایفا می‌کنند. آنها به عنوان عایق‌های الکتریکی استفاده می‌شوند که ویژگی‌هایی را مانند سازگاری با خلاء و پایداری در دمای بالا ارائه می‌دهند. همچنین، چگالی کم و انبساط مطلوب سرامیک‌ها، آنها را به گزینه مناسبی برای ایجاد دستگاه‌های کوانتومی فشرده تبدیل می‌کند.

این ویژگی‌ها به سرامیک‌ها امکان می‌دهند تا اختلالاتی را که به راحتی می‌توانند عملکرد دستگاه کوانتومی را مختل کنند، به حداقل برسانند و دستگاه‌ها را برای کاربرد در دنیای واقعی پایدارتر و قابل اعتمادتر کنند.

کرایست گفت: ما اولین گروهی هستیم که از سرامیک‌های چاپ سه‌بعدی در دستگاه‌های کوانتومی استفاده می‌کنیم. روش‌های سنتی تولید سرامیک می‌توانند کند و پرهزینه باشند و فقط انواع محدودی را از شکل‌ها به‌ ویژه برای تولیدات کوچک ارائه دهند. در مقابل، با چاپ سه‌بعدی می‌توانیم قطعات سرامیکی پیچیده و کاربردی را بسیار سریع‌تر و با هزینه کمتر ایجاد کنیم.

این پژوهش در مجله «Advanced Quantum Technologies» به چاپ رسید.