Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Naukowcom udało się zrealizować elektryczną kontrolę nad qubitami

ghost666 15 Kwi 2015 20:38 1794 1
  • Naukowcom udało się zrealizować elektryczną kontrolę nad qubitami Naukowcy z UNSW w Australii poczynili krok bliżej do stworzenia niedrogiego, dużego komputera kwantowego. Krok ten był możliwy dzięki wynalezieniu metody na elektryczną kontrolę stanu kwantowych bitów - qubitów - jakie obecne są w komputerach kwantowych.

    Badaczom z UNSW udało się zakodować kwantowe informacje w krzemie, wykorzystując do tego impulsy elektryczne. To pierwsza realizacja tego rodzaju układu na świecie. Dzięki temu wynalazkowi bliższe możliwości staje się konstruowanie komputerów kwantowych na dużą skalę przy niskiej cenie.

    Kierujący badaniami profesor Andrea Morello z UNSW mówi, że jego zespół po raz pierwszy na świecie wykorzystał nowatorską metodę elektrycznej kontroli elementów, które zastosować można w komputerach kwantowych przyszłości.

    Opisane powyżej odkrycie zostało opisane w publikacji, która ukazała się w czasopiśmie Science Advances. Artykuł ten jest do pobrania tutaj http://advances.sciencemag.org/content/1/3/e1500022 w wolnym dostępie.

    Naukowcom udało się zrealizować elektryczną kontrolę nad qubitami
    Funkcja falowa elektronu donora pod bramką elektrostatyczną. Dodatnie napięcie przyłożone do bramki zbliża elektron do granicy pomiędzy krzemem (Si) a krzemionką (SiO2). Zmienia to strukturę nadsubtelną układu, przesuwając częstotliwości rezonansowe elektronu i jądra, co pozwala na indywidualne adresowanie qubitów w globalnym polu mikrofalowym.


    Odmiennie niż w przypadku klasycznych komputerów, które przechowują informacje na tranzystorach lub dyskach twardych, komputery kwantowe do kodowania informacji wykorzystują kwantowy stan nanoskopowych obiektów, nazywanych qubitami.

    Zespół z UNSW, jako pierwszy na świecie zademonstrował spinowe qubity oparte o krzem. Publikacje opisujące to dokonanie ukazywały się w 2012 i 2013 roku w czasopiśmie Nature. Od tego czasu zespołowi udało się poprawić poziom kontroli nad wynalezionymi przez nich qubitami, dzięki czemu osiągnęli oni w 2014 roku rekord długości czasu przechowywania informacji kwantowej w ciele stałym, co opisane zostało w Nature Nanotechnology. Dodatkowo wykorzystana przez nich metoda pozwala na niezwykle precyzyjną kontrolę qubitu - dokładność tej kontroli wynosi 99%.

    Zespół właśnie sfinalizował swoje badania i z powodzeniem zrealizował ostatni krok, który od 1998 roku wymykał się praktycznej realizacji.

    "Pokazaliśmy, że wysoce spójny qubit, taki jak spin pojedynczego atomu fosforu w izotopowo wzbogaconym krzemie, może być kontrolowany z wykorzystaniem pól elektrycznych, zamiast impulsów oscylującego pola magnetycznego" - tłumaczy dr Arne Laucht realizujący w UNSW swój staż postdoktorski.


    Pozycja donora może być wyznaczona z wykorzystaniem metody triangulacji, dzięki znanej pojemności donor-bramka i kryteriów odczytu spinu. Dzięki temu możliwe jest zlokalizowanie donora z dokładnością do 4 nm, 2,5 nm i 3,5 nm odpowiednio w osiach x, y i z.


    Profesor Andrea Morello tłumaczy, że jego metoda działa dzięki zniekształcaniu chmury elektronowej konkretnego atomu, z wykorzystaniem wysoce zlokalizowanego pola magnetycznego. "Zniekształcenia na poziomie atomowym modyfikują częstotliwości odpowiedzi elektronów, dzięki czemu możemy bardzo selektywnie wybierać qubity, na które w danym momencie oddziałujemy. To trochę podobne do strojenia radia do naszej ulubionej stacji, kręcąc pokrętłem. Tutaj rolę pokrętła radioodbiornika spełnia napięcie przykładane do niewielkiej elektrody, znajdujące się powyżej atomu".

    Odkrycie to umożliwia lokalną kontrolę indywidualnych qubitów z pomocą pola elektrycznego, co czyni możliwym realizację na wielką skalę komputera kwantowego, który do pracy wymaga jedynie odpowiednich źródeł napięcia, a nie źródeł promieniowania mikrofalowego o wysokiej częstości. Co więcej, dzięki wykorzystaniu do jego budowy technologii podobnej do tej, jakiej używa się do produkcji klasycznych komputerów, koszty produkcji i opracowania systemu zostaną znacznie obniżone.

    Układ, który wykorzystano do przeprowadzenia opisywanych tutaj eksperymentów wytworzono w australijskim Narodowym Centrum Fabrykacji, we współpracy z profesorem Andrew Dzurakiem, także z UNSW.

    Naukowcom udało się zrealizować elektryczną kontrolę nad qubitami

    Kluczem do sukcesu tej metody elektrycznej kontroli nad kwantowym stanem qubitów jest umieszczenie sterowanego atomu w warstwie specjalnie oczyszczonego krzemu, który zawiera jego szczególny izotop - krzem-28. "Izotop ten jest idealnie niemagnetyczny i odmiennie niż naturalnie występujący krzem, nie zaburza działania qubitu" - tłumaczy profesor Morello.

    Specjalnie oczyszczony krzem został dostarczony z uniwersytetu w Keio w Japonii, dzięki staraniom współpracującej z zespołem z UNSW grupy profesora Kohei Itoh.

    Źródła:

    http://phys.org/news/2015-04-electrical-quantum-bits-silicon-paves.html#jCp
    http://www.sciencealert.com/researchers-have-...tum-bits-paving-the-way-for-quantum-computers

    Fajne! Ranking DIY
    O autorze
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9215 postów o ocenie 6769, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • #2
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników
    Eee tam jakieś qubity, niech oni zapanują elektrycznie nad kubitami, żeby nie miały takich wymagań i w ogóle ... ;))

    La kubita e mobile ..♫♪♫♫♪