Imperial araştırmacıları, iletişim, algılama ve bilgi işlem alanlarında yeni yeteneklerin kilidini açmak için atomik ölçekte malzeme mühendisliğini kullanarak son teknoloji ürünü fotonik ve kuantum teknolojisine sahip cihazların geliştirilmesini hızlandırmak amacıyla başlatılan, EPSRC tarafından finanse edilen, 12,6 milyon £ tutarındaki yeni Birleşik Krallık araştırma programının bir parçasıdır.
Beş yıllık EPSRC Gelişmiş Cihazlar için Malzeme Mühendisliği (MEAD) Programı hibesi, Imperial, Manchester Üniversitesi ve Leeds Üniversitesi’nden araştırmacıları, gelecekteki güvenli iletişim sistemlerini, ultra hassas kuantum sensörlerini ve ölçeklenebilir kuantum hesaplamayı destekleyebilecek teknolojilere odaklanmak üzere bir araya getirecek; tüm alanlar, Birleşik Krallık’ın gelecekteki ekonomik refahı, güvenliği ve teknolojisi için stratejik olarak önemli olarak kabul ediliyor. Bu, ortaklardan sağlanan ek 5,6 milyon £ tutarındaki fonla desteklenmektedir.
Atomik ölçekte mühendislik malzemeleri
Modern teknolojinin karşılaştığı en önemli zorluklardan biri, yeni cihaz ve yeteneklerin gerçekleştirilmesi için özelliklerinin tek tek atomlar seviyesinde kontrol edilebilmesini sağlayacak kadar hassas malzemelerin nasıl tasarlanacağıdır.
Gelişmiş malzemeler, kuantum teknolojileri ve cihaz mühendisliği alanındaki uzmanlığı birleştiren MEAD, tamamen yeni işlevlere sahip malzemeler oluşturmak için deterministik tek atom katkılama ve izotop mühendisliği gibi tekniklerden yararlanacak ve bunların gelecekteki teknolojilere yönelik cihazlarda üretilip uygulanabileceğini gösterecek.
Imperial’de araştırmalar tamamlayıcı bir zorluğa odaklanacak: atom ölçeğinde yapılan keşifleri güvenilir ve uygun ölçekte üretilebilecek teknolojilere dönüştürmek. MEAD, sağlam iletişimi, ultra hassas kuantum algılamayı ve hataya dayanıklı kuantum hesaplamayı destekleyen yeni malzemeler, cihazlar ve ölçüm teknikleri geliştirerek bu boşluğu doldurmayı hedefliyor.
Imperial’de yeni nesil ustaları yetiştiriyoruz
Imperial’ın Malzeme Departmanındaki programın ana odak noktası, lazerlerin mikrodalga eşdeğeri olan yeni nesil son derece hassas ‘maserlerin’ geliştirilmesidir. Bu cihazlar, son derece zayıf sinyalleri olağanüstü düşük gürültüyle yükseltme kapasitesine sahip, bu da onları hem gelişmiş iletişim hem de kuantum teknolojileri için çekici kılıyor. Imperial’da keşfedilen ve oda sıcaklığında çalışabilen bu sistemler, gelecekte uydulara daha az bağımlı olan ve giderek birbirine bağlanan bir dünyada daha fazla esneklik sağlayan karasal iletişim sistemlerinde önemli bir rol oynayabilir.
MEAD ayrıca kuantum teknolojilerinin tam potansiyeline ulaşmasını engelleyen bazı önemli mühendislik engellerini de ele alacak. MEAD, Leeds Üniversitesi’ndeki Bragg Merkezi’nin yeteneklerini kullanarak, geleneksel kuantum bitlerinden daha fazla bilgi taşıyabilen gelişmiş ‘quditler’ de dahil olmak üzere, hassas şekilde tasarlanmış yarı iletken malzemelere dayalı yeni kuantum cihazları geliştirecek. Araştırmacılar, benzeri görülmemiş seviyede atomik kontrole sahip malzemeler yaratarak, daha ölçeklenebilir ve verimli kuantum hesaplama sistemlerine giden bir yol sağlamayı umuyorlar. Imperial’de geliştirilen ustalar, yalnızca minimum düzeyde zararlı gürültü eklerken kübitlerden ve kuditlerden bilgi çıkarmak için ölçeklenebilir bir yol sağlayabilir.
Imperial’deki araştırma ekibi, tamamı Malzeme Departmanındaki Fonksiyonel Malzemeler temasından Profesör Neil Alford, Dr Daan Arroo, Dr Stephen Hanham ve Dr Shelly Conroy’dan oluşuyor.
Profesör Neil Alford şunları söyledi: “Gelecek yıllarda toplumun bağımlı olacağı teknolojilerin çoğu, yalnızca mevcut malzemeler kullanılarak elde edilemeyecek düzeyde hassasiyet ve performans gerektirecek. MEAD, yeni nesil iletişimin, kuantum teknolojilerinin ve algılama sistemlerinin kilidini açmak için gereken malzemeleri, cihazları ve ölçüm yeteneklerini yaratmayla ilgilidir.”
MEAD, yeni nesil iletişim, kuantum teknolojileri ve algılama sistemlerinin kilidini açmak için gereken malzemeleri, cihazları ve ölçüm yeteneklerini yaratmayla ilgilidir. Profesör Neil Alford, FREng, FRS Malzeme Profesörü Malzeme Bölümü – Mühendislik Fakültesi
Kuantum bilgisayarlarda ölçeklenebilir kubit okuması için masörlerin kullanımına yönelik araştırmaya liderlik edecek olan Dr. Daan Arroo şunları söyledi: “Imperial, modern maserin öncülüğünü yaptı ve MEAD Grant programı, bu teknolojiyi laboratuvar keşfinden gerçek dünya uygulamalarına dönüştürmeye devam etmemizi sağlayacak. Ortaya çıkan kuantum teknolojilerinin tüm potansiyelini ortaya çıkarmada malzeme biliminin önemi.”
Dr Stephen Hanham şunları ekledi: “Ölçümler, kuantum teknolojisinin bizi geleneksel transistör tabanlı elektroniklerin performans sınırlarının ötesine nasıl taşıyabileceğini gösteriyor. Mikrodalga frekanslarındaki kuantum etkilerinden yararlanarak, olağanüstü derecede düşük gürültülü ve yüksek hassasiyete sahip amplifikatörler geliştirebilir ve gelecekteki iletişim sistemleri için yeni olasılıkların önünü açabiliriz.”
Dr Shelly Conroy şunları söyledi: “Kuantum malzemeler için, cihazın kendisi mutlak sıfırın sadece birkaç derece üzerinde çalışabildiğinde, bir malzemenin oda sıcaklığında nasıl göründüğünü bilmek yeterli değildir. Helyum sıcaklığındaki elektron mikroskobu ile artık atomik yapıya ve bu çalışma koşulları altındaki elektronik davranışa bakabilir ve bunu, gerçek bir kuantum cihazında, motorlardan bireysel motorlara kadar anladığımız malzemede katkı maddelerinin ve izotopların gerçekte nerede bulunduğuyla ilişkilendirebiliriz”.
Atom ölçeğindeki araştırmaları geleceğin teknolojilerine dönüştürmek
Imperial, Avrupa’da atomik çözünürlükte helyum soğutmalı STEM ve tipografi yeteneğine sahip ilk site olup, ultra düşük sıcaklıklarda atomik ve elektronik yapıdaki değişikliklerin doğrudan görselleştirilmesine olanak tanır. Bu, SuperSTEM’de monokromatik EELS ve Imperial’da atom prob tomografisi ile bağıntılı izotop ve katkı haritalaması ile birleştirilecektir.
Programın temel araştırma alanlarının çok ötesine uzanan, yarı iletkenler, fotonik, düşük kayıplı elektronikler, iletişim teknolojileri ve ileri üretim gibi alanları etkileyen ilerlemeler sağlaması bekleniyor.
Dünyanın dört bir yanındaki ülkeler kuantum teknolojileri ve gelişmiş malzemelerde liderliği güvence altına almak için rekabet ederken MEAD, gelecek nesil iletişim, bilgi işlem ve algılama sistemlerini şekillendirebilecek bilimsel yeteneklere yapılan önemli bir yatırımı temsil ediyor.
/Kamu basını. Orijinal kuruluştan/yazarlardan alınan bu materyal güncel nitelikte olabilir ve açıklık, stil ve uzunluk açısından düzenlenmiş olabilir. Mirage.News kurumsal görüş veya partileri benimsemez ve burada ifade edilen tüm görüşler, konumlar ve sonuçlar yalnızca yazar(lar)a aittir. Tam olarak burada görüntüleyin.