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.
21.02.2019Monimuotoisia kaksiulotteisia
20.02.2019Huonelämpöinen alusta kvanttiteknologialle
19.02.2019Lisäkalvo tekee litiumioniakuista turvallisia
18.02.2019Uusia materiaaleja elektroniikalle
15.02.2019Elektronien nestettä huonelämpötilassa
14.02.2019Parempaa orgaanista seostusta ja rajapintoja
13.02.2019Eksitoneja, bieksitoneja ja polaritoneja samassa materiaalissa
12.02.2019Muistitekniikan kehityssuuntia
11.02.2019Vähemmän kohinaa
08.02.2019Protoneista akkujen varausten siirtäjä?

Siirry arkistoon »