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.
08.12.2022Pietsosähköä halliten ja tehostaen
07.12.2022Neljä ulottuvuutta kvanttiviestintään
06.12.2022Akkuelektrodeita kehittäen
05.12.2022Uusi konsepti aurinkokennoille
02.12.2022Monitoimiset metapintojen antennit
01.12.2022Paremmilla transistoreilla vai peräti ilman
30.11.2022Kasvihuonekaasu CO2 akun komponentiksi
29.11.2022Kuitua kvanttiviestinnälle
28.11.2022Älykkäästi reagoivaa materiaalia
25.11.2022Aikalinssi tuottaa ultranopeita pulsseja

Siirry arkistoon »