Kvanttiväylä avaa tietä

28.09.2022

Julich-kvanttibus-kubittimaaran-kasvattamiseksi-250-t.jpgKvanttitietokoneiden käytännön toimiin tarvitaan miljoonia kvanttibittejä.

Forschungszentrum Jülichin ja RWTH Aachenin yliopiston tutkijat ovat nyt tehneet merkittävän askeleen ongelman ratkaisemista.

He onnistuivat siirtämään kvantti-informaation kantajina elektroneja kvanttisirulla useiden mikrometrien yli. Heidän kehittämänsä "kvanttiväylä" voisi olla avainkomponentti, joka suuntaa harppauksen miljooniin kubitteihin.

"Tällä hetkellä jokainen yksittäinen kubitti on kytketty useiden signaalilinjojen kautta ohjausyksiköihin. Kvanttisirulla ei voi olla miljoonia tuloja ja lähtöjä - moderni klassinenkin siru sisältää vain noin 2000 I/O:ta.

Nyt tavoite onkin integroida ohjauselektroniikkaa suoraan sirulle. Uusin lähestymistapa perustuu piistä ja germaniumista valmistettuihin puolijohteisiin spin-kubiteihin. Tämän tyyppinen kubitti on suhteellisen pieni.

"Partikkelien läheisyyden aiheuttama luonnollinen lomittuminen rajoittuu hyvin pienelle alueelle, noin 100 nanometriin. Kubittien yhdistämiseksi ne on tällä hetkellä sijoitettava hyvin lähelle toisiaan. Mutta tilaa ei ole sille ohjauselektroniikalle, jonka haluaisimme sinne asentaa ", Lars Schreiber sanoo.

Saadakseen kubitteja erotettua toisistaan JARA Institute for Quantum Information (IQI) keksi idean kvanttisukkuloinnista. Tämän erikoiskomponentin pitäisi auttaa vaihtamaan kvantti-informaatiota kubittien välillä suurempien etäisyyksien välillä.

Tutkijoiden mukaan noin 10 mikrometrin pituinen väylä mahdollistaisi toteuttaa miljoonia kubittien ratkaisun. Lars Schreiber ja hänen tiiminsä ovat onnistuneet kuljettamaan elektronin 5000 kertaa edestakaisin 560 nanometrin etäisyyden yli ilman merkittäviä virheitä.

Olennainen parannus aiheessa on, että elektroneja ohjataan neljän yksinkertaisen ohjaussignaalin avulla, jotka eivät muutu monimutkaisemmiksi pidemmillä etäisyyksillä. Aikaisemmissa aiheen lähestymistavoissa ohjausta tarvitaan koko matkalle ja silloin se vie liikaa tilaa sirulta.

Aiemmat lähestymistavat vaativat tarkkaa signaalin säätöä, mikä johtaa liian monimutkaiseen ohjauselektroniikkaan", Lars Schreiber selittää. "Päinvastoin, kehitämme potentiaaliaallon, jolla elektronit yksinkertaisesti surffailevat eri häiriölähteiden yli. Muutama ohjaussignaali riittää tällaiseen tasaiseen aaltoon, neljä sinipulssia riittää."

Seuraavana askeleena fyysikot haluavat nyt osoittaa, että elektronin spiniin koodattu kubitti-informaatio ei katoa kuljetuksen aikana. Teoreettiset laskelmat ovat jo osoittaneet, että tämä on mahdollista esimerkiksi piillä tietyillä nopeusalueilla.

Aiheesta aiemmin:

Kaksi spiniä tuottaa kvanttiväylän

Kvanttiprosessori puolijohdetekniikalla
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 »