بيتهاي كوانتومي يا كيوبيتهاي معادل كوانتوميترانزيستورهايياند كه رايانههاي امروزي را تشكيل دادهاند. وجه مشتركتمام كيوبيتها آن است كه ميتوانند از وضعيتي به وضعيت ديگر سوئيچ شوندتغيير وضعيتي که ميتوان از آن براي نشان دادن دوتايي (صفر و يك) اطلاعاتاستفاده نمود.
كيوبيتها داراي يكي از چهار نوع ذره كوانتومي فوتون،الكترون، اتم و يون ميباشند. فوتونها با يكديگر برهمكنش خوبي ندارند،اما ميتوانند به آساني از نقطهاي به نقطه ديگر جابهجا شوند و اين خاصيتآنها را به گزينهاي مناسب جهت انتقال اطلاعات كوانتومي تبديل ميكند؛الكترونها، اتمها و يونها بر خلاف فوتونها، به آساني با هم برهمكنشدارند، اما جابهجايي خوبي ندارند و به همين دليل براي پردازش و ذخيرهاطلاعات كوانتومي بسيار مناسب ميباشند.

فوتونها
ميدانالكتريكيِ فوتونهاي غير قطبي، در صفحهاي عمود بر جهت حركت فوتون بهارتعاش درميآيد. اما ميدانهاي الكتريكي فوتونهاي قطبي، تنها در يكي ازچهار جهت داخل صفحه (عمودي، افقي و در جهت دياگونال) مرتعش ميشود و ايندو جفت قطبش به ترتيب نشاندهنده وضعيتهاي صفر و يك هستند.
فوتونهارا ميتوان با آينه و فيلترهاي قطبيكننده كنترل نمود. اين فيلترها تمامفوتونها به غير از فوتونهاي با يك جهت قطبش معين را در خود نگهميدارند. همچنين ميتوان از چرخه موج يا فاز فوتونها و نيز زمان رسيدنآنها، به جاي كيوبيت استفاده نمود.

الكترونها
الكترونها دارايدو جهت اسپين بالا و پايين، همانند دوقطب يك آهنربا، ميباشند و ميتوانبا استفاده از ميدانهاي الكتريكي مغناطيسي يا نوري، آنها را در يكي ازاين دو وضعيت قرار داد. همچنين ميتوان از موقعيت الكترون در يك نقطهكوانتومي براي نمايش يك عدد دوتايي (صفر يا يك) استفاده نمود.

اتمها و يونها
اتمهاو يونها از الكترونها پيچيدهتر ميباشد و به روشهاي متعددي ميتوان ازآنها براي نمايش اطلاعات استفاده كرد. يونها؛ در واقع؛ اتمهاي باردارهستند كه بار آنها ناشي از دريافت کردن و يا از دست دادن الكترون ميباشد.
اتمهانيز همانند الكترونها داراي جهت اسپيني هستند كه ميتوان از آن براينمايش يك رقم دوتايي در يك كيوبيت استفاده نمود. همچنين از موقعيت الكترونلايه خارجي اتم- در سطح انرژي پايينتر يا بالاتر- هم ميتوان براي نمايشصفر و يكها استفاده نمود. همچنين اتمهايي كه به دام انداخته شده و ثابتميشوند داراي ارتعاشات كوانتومي گسستهاي خواهند بود كه از آن نيزميتوان در كيوبيتها استفاده نمود.
نوع چهارم كيوبيتهاي اتمي، مبتنيبر سطوح فوق ظريف يا ارتعاشات بسيار ريز سطوح اربيتالهاي الكتروني است كهحاصل برهمكنشهاي مغناطيسي بين هسته و الكترون است.

كيوبيتها
كيوبيتها از ذرات كنترل شدهاي تشكيل شدهاند و در واقع ابزارهاي به دام اندازي دارند. اين كيوبيتها چهار نوع ميباشند:
دامهاي يوني، نقاط كوانتومي، ناخالصهاي نيمهرسانا و مدارهاي ابررسانا.

دامهاي يوني
دامهاييوني براي نگهداشتن هر كدام از يونها از ميدانهاي مغناطيسي و يا نورياستفاده ميكنند. محققان تاكنون توانستهاند شش يون را دريك تك دام يونينگه دارند. فناوري دام يوني به خوبي جا افتاده و احتمال دارد كه بتوان بااستفاده از آن در سطح انبوه به توليد كيوبيتها پرداخت. به دليل بارداربودن يونها، آنها در برابر نويز زيست محيطي آسيبپذيري بيشتري نسبت بهاتمهاي خنثا دارند.

نقاط كوانتومي
نقاط كوانتومي در واقعبيتهايي از مواد نيمهرسانا شامل يك يا چند الكترون است. اين نقاطكوانتومي را ميتوان با الكترونهاي منفرد بارگذاري نمود و به آساني آنهارا در ابزارها و تجهيزات الكترونيكي جاي داد در عين حال نمونههاي اوليهنقاط كوانتومي تنها در دماهاي فوقالعاده پايين كار ميكنند.

ناخالصهاي نيمهرسانا
اتمهايقرار داده شده در مواد نيمهرسانا معمولاً ناخالصي يا نقص تراشههايرايانهاي به حساب ميآيند. ساخت تراشه خالص بسيار دشوار است و عليرغمتمام تلاشهاي انجام شده، در هر چند ميليارد اتم نيمهرسانا يك اتمناخواسته وجود خواهد داشت.
كيوبيتهاي از جنس ناخالصي نيمهرسانا، ازالكترون موجود در اتمهاي فسفر يا ديگر اتمهايي كه به طور مصنوعي در مادهنيمهرسانا قرار داده شدهاند استفاده ميكنند و حالت اين الكترونها راميتوان با استفاده از ليزر يا ميدان الكتريكي كنترل نمود.

مدارهاي ابررسانا
مدارهايابررسانا، مدارهايي الكتريكي هستند كه از مواد ابررسانا تشكيل شدهاند دراين مواد امكان حركت الكترونها تقريباً بدون هيچگونه مقاومتي در دمايپايين فراهم ميشود. اين مدارها به چندين روش ميتوانند كيوبيتها را تشكلدهند. از جمله اين روشها حرکت جريان الكتريكي است كه ميتوان آن را در يكلحظه در دوجهت و در يك وضعيت كوانتومي ابرمكاني حرکت داد.
الكترونهااز طريق ابررسانا با جريان جفت ميشوند و ميلياردها از اين جفتها،مادهاي را تشكيل ميدهند كه وقتي ابررسانا يك شكاف بسيار ريز داشته باشد،به صورت يك ذره زيراتمي بزرگ عمل ميكند.
وقتي يكي از مدارها، از طريقاتصال Josephson، به منبعي از جفت الكترونها متصل شود، تعداد اين جفتالكترونها تغيير ميكند و اين تغيير قابل اندازهگيري است. مدارهايابررسانا را ميتوان با استفاده از همان روشهاي توليد نيمهرسانا ساخت.
مزيتاساسي اين روش آن است كه از ميليونها و يا ميلياردها الكترون استفادهميشود و ديگر نيازي به كنترل تكتك ذرات نيست. البته عيب اين كار آن استكه انجام آن فقط در دماهاي بسيار پايين امكانپذير است.

دامهاي نوري
اتمهايخنثاي به دام افتاده در دامهاي نوري، نوع ديگري از كيوبيتها ميباشند کهبه علت قدرت كافي امواج نور در سطح اتمي براي به دام انداختن و كنترلذرات، از آنها استفاده ميشود. كار اين دامها بسيار شبيه آسياب بادي است.اتمها آسيبپذيري كمتري در برابر نويز دارند، اما واداشتن آنها بههمكنش سختتر است.


منبع:[برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]