Новая структура на основе кремния — важный шаг на пути к квантовым компьютерам | Gearmix
15.12.2017 12:21

Новая структура на основе кремния — важный шаг на пути к квантовым компьютерам

Источник перевод для gearmix ()

Этот затвор управляет поведением электронов, взаимодействующих как квантовые единицы информации — кубиты, участвующие в квантовых вычислениях. Этот почти безошибочно действующий двухэлектронный компонент — заметный шаг к созданию квантовых компьютеров на основе кремния.

Кремниевые устройства для квантового компьютера наименее затратны и наиболее просты в изготовлении. Другие исследователи заявляли о создании элементов, содержащих более 50 кубитов, но они используют экзотические сверхпроводники, или ионы, удерживаемые лазерами.

Подпись к изображению: Кремниевый двухкубитный затвор состоит из двух электронов (синие шарики) в слое кремния (Si). При создании разницы потенциалов между проводами из оксида алюминия (красные и зелёные), происходит захват электронов, которые начинают вести себя как квантовые объекты — их спин становится квантовой единицей информации, называемой «кубит»

Для создания квантового компьютера необходимо надёжно связать кубиты между собой. Этому препятствует неустойчивость спина — он постоянно изменяется между двумя возможными состояниями. Принстонские исследователи сумели сохранить сцепленное состояние спинов на достаточно длинный отрезок времени.

Затвор состоит из высокоупорядоченного кристалла кремния, на котором размещены микроскопические алюминиевые проводники. К проводникам прикладывается разность потенциалов, которая захватывает пару электронов, разделённых потенциальным барьером — эту структуру называют «двойная квантовая точка».

Снижая потенциальный барьер, исследователи позволяют электронам совместно использовать квантовую информацию, создавая особое квантовое состояние «сцепленности». В отличие от привычных компьютерных битов, эти «кубиты» являются одновременно и нулём, и единицей, принципиально расширяя вычислительные возможности.

Показана способность первого кубита управлять вторым, и в принципе эта структура действует как логический элемент «NOT» («НЕ»). Первым кубитом управляют посредством магнитного поля. Реакция затвора зависит от состояния первого кубита — если его спин направлен «вверх», то спин второго кубита изменится. Если же спин первого кубита направлен «вниз», состояние второго останется прежним.

В опыте показана возможность сохранять спин электрона с надёжностью свыше 99 процентов, при этом затвор изменяет спин второго кубита с вероятностью 75 процентов. Авторы утверждают, что эта технология масштабируема на бОльшее число кубитов при меньшем уровне ошибок.



ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ


© Gearmix 2013
Права на опубликованный перевод принадлежат владельцам вебсайта gearmix.ru
Все графические изображения, использованные при оформлении статьи принадлежат их владельцам. Знак охраны авторского права распространяется только на текст статьи.
Использование материалов сайта без активной индексируемой ссылки на источник запрещено.

Комментарии запрещены.