Tuttu pii houkuttaa kvanttitietotekniikkaa

28.06.2018

Purdue-hallita-kvanttibitteja-piilla-300-t.jpgPurduen ja Wisconsin-Madison yliopistojen sekä Delftin teknillisen korkeakoulun tutkimusryhmät ovat havainneet, että piillä on spin-orbit -vuorovaikutukset, jotka mahdollistavat kubittien sähköisen manipuloinnin ilman mitään keinotekoisia vaikuttajia.

"Elektronien spineihin koodatut kubitit ovat erityisen pitkäikäisiä piillä, mutta niitä on vaikea hallita sähkökentillä. Spin-orbit-vuorovaikutus on tärkeä nuppi sellaisten kubittien suunnittelussa, joiden perinteisesti ajateltiin olevan pieni tässä materiaalissa", toteaa Purduen sähkö- ja tietotekniikan tutkimusapulaisprofessori Rajib Rahman.

Spinin kiertoradan vuorovaikutuksen vahvuus, joka on elektronin spinin vuorovaikutus sen liikkeeseen, on tärkeä tekijä kubitin laadulle. Tutkijat löysivät merkittävämmän spin-orbit -vuorovaikutuksen kuin tavallisesti piin pinnalla, jossa kubitit sijaitsevat kvanttipisteissä.

Rahmanin laboratoriossa havaittiin, että tämä spin-orbit-vuorovaikutus on luonteeltaan anisotrooppinen - eli se riippuu ulkoisen magneettikentän kulmasta - ja se vaikuttaa voimakkaasti pinnan atomien yksityiskohtiin.

"Tätä anisotropiaa voidaan käyttää joko spin-orbit-vuorovaikutuksen voimakkuuden lisäämiseen tai minimoimiseen", toteavat tutkijat. Spin-orbitaalien vuorovaikutus vaikuttaa sitten kubittiin.

Sandia National Laboratoriesin tutkijoiden johdolla on osoitettu, että kvanttipisteen ja piin luovuttaja-atomin välillä on koherentti kytkentä, mikä on tärkeä pointti kvantti-tietokoneissa olevien tietojen siirtämiseksi.

Tutkijat integroivat onnistuneesti järjestelmien luovuttaja-atomit ja kvanttipisteet. Kehitystyön kulmakiveksi tutkijat osoittivat elektronin koherentin kytkennän fosfori luovuttaja-atomista ja metallioksidipuolijohteen QD elektroniin. Tämä lähestymistapa on edullinen. Se ei vaadi äärimmäistä sijoitustarkkuutta luovuttajan kytkemisen yhteydessä.

Tämän järjestelmän elektronisia tiloja ohjaa luovuttaja-atomin ydin spin, joka tarjoaa yksinkertaisen integroidun menetelmän vuorovaikutuksessa kubitin kanssa. Näin ollen ei ole tarpeen käyttää ylimääräisiä mikromagneetteja tai kvanttipisteitä.

Intelin tutkijat puolestaan testaavat uutta spin qubit -sirua. Uusi siru on luotu Intelin D1D Fab:ssa Oregonissa käyttäen yhtiön koeteltuja piikiekkotekniikoita.

Spin qubit -siru sisältää kubitteja, jotka voivat hyödyntää yhtä elektronia. Yhden elektronin käyttäytyminen mahdollistaa useiden spin-tilojen ylläpidon samanaikaisesti.
18.10.2018Taajuuskampa, laser ja resonaattori samalle piirille
17.10.2018Valon ja aineen vuorovaikutuksia kaksiulotteisissa
16.10.2018Erittäin ohuita antenneja
15.10.2018Valolla ohjattavia moottoreita ja roottoreita
12.10.2018Tarkempaa kasvihuonekaasujen analyysiä
11.10.2018Tehokkaampaa salaustekniikkaa
10.10.2018Uusi konsepti polttokennoille
09.10.2018Taipuisaa elektroniikkaa arvokkaista materiaaleista
08.10.2018Mikroelektroniikan ja biologisten rajan ylittäen
05.10.2018Miljoona kertaa nopeampaa tietotekniikkaa

Siirry arkistoon »