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
28.03.2024Kertakäyttöiset tekoälyanturit terveyden seurantaan
27.03.2024Kvantti-interferenssi ja transistori
26.03.2024Robotti tarttuu lihanpalaan ja keskustelee kaverinsa kanssa
25.03.2024Piin kanssa yhteensopivia magneettisia pyörteitä
23.03.2024Kaksitoiminen katalyytti tekee sen halvemmalla
22.03.2024Hiilinanoputket käyttöön
21.03.2024Fotonisirut valtaavat alaa
21.03.2024Uusi 2D-materiaalien maailma on avautumassa
19.03.2024Suprajohteet auttavat tietokoneita "muistamaan"
18.03.2024Kvanttimateriaalitutkimuksen uudet työkalut

Siirry arkistoon »