Helium ja kvanttitietotekniikka

Steve Lyon

Vuonna 2017 professori Johannes Pollasen perustama kvanttitietokonetekniikan kehittäjä start-up EeroQ kertoo nimittäneensä professori Steve Lyonin teknologiajohtajakseen (CTO).

Professori Lyon on Princetonin yliopistosta ja johtaa Lyon Labia, jossa he ovat tutkineet puolijohde- ja kvanttilaitteita, nanorakenteita ja fysiikkaa monien vuosien ajan.

Perustajan vanhimman pojan nimen mukaan nimetyn EeroQ:n tekniikan ytimessä on supranesteisen heliumaltaiden yläpuolella leijuvien yksittäisten elektronien sieppaaminen ja hallinta. Nämä elektronit muodostavat kvanttitietokoneen kubitit ja supranesteisen heliumin puhtaus suojaa kunkin elektronin sisäisiä kvanttiominaisuuksia. Perimmäisenä tavoitteena on rakentaa kvanttitietokone, joka perustuu näiden loukkuun jääneiden elektronien kvanttimagneettiseen (spin) tilaan.

Tällainen supranesteiseen heliumiin (eHe) tukeutuva tekniikka on vielä varhaisemmassa vaiheessa kuin muut kubittialustat. Silti heliumiinkin keskittyviä tutkimusryhmiä tai start-uppeja on kymmenkunta reilusti yli sadan erilaisiin tekniikoihin paneutuvien kvanttikoneiden kehittäjien joukossa.

Elektronit heliumissa (eHe) lupaa ioniansojen pitkän koherenssiajan ja hyvän liitettävyyden yhdistettynä nopeisiin suprajohtavien piirien tai pii-spin -portteihin. Lisäksi elektronien pieni koko sallii monia kubitteja yhdellä CMOS-teknisellä sirulla ilman modulaarisen suunnittelun tarvetta.

Piikiekolle valmistetut mikrokanavat täytetään supranesteisellä heliumilla ja elektrodeilla. Yhdessä supernesteisen heliumin luonnollisten elektroneja vangitsevien ominaisuuksien kanssa ne mahdollistavat yksittäisten tai monien elektronien tarkan ansoituksen.

Mikrokanavat voivat tallentaa tuhansia elektroneja, joista yksi voidaan poimia ja kuljettaa yksittäisen elektronin ohjaus- ja lukualueelle. Tällä alueella mikroaaltosignaalit ovat vuorovaikutuksessa elektronin kanssa suorittaakseen kvanttilogiiiaportin operaatiot.

Kvantti-informaatio voidaan koodata monin tavoin yksittäisten elektronien avulla. Tällä hetkellä yhtiö työskentelee elektronin lateraalisen kvanttiliikkeen parissa siihen suunnitellussa loukussa. Tämä liike voi olla joko alimmassa energiatilassaan, perustilassa tai useissa korkeamman energian viritetyissä tiloissa. Tämä elektroniliike tarjoaa myös lukutoiminnot EeroQ:n perimmäiselle tavoitteelle rakentaa laajamittainen kvanttitietokone.

Aiheesta aiheesta:

Tehokkain kvanttitietokone yhden atomin kubitilla

Piin kvanttibiteillä uusiin ulottuvuuksiin