Uusia eväitä kubiteille

Useat tutkimukset ovat tuoneet esiin erilaisia kvanttimateriaalien ilmiöitä, joita voi olla iloa kvanttitietotekniikankin parissa.

Berkeley Labin tutkijat ovat ensimmäistä kertaa havainneet eksitonin kvasihiukkasia, jotka ovat rajoittuneet atominohuisiin materiaaleihin.

Eksitonit ovat saaneet huomiota myös mahdollisina kubitteina kvanttitietokoneissa ja ovat keskeisiä optoelektroniikassa ja energiankeruuprosesseissa. Näitä varausneutraaleja kvasihiukkasia on kuitenkin tunnetusti vaikea rajata ja käsitellä.

Nyt onnistuttiin luomaan ja havainnoimaan suoraan erittäin paikallisia eksitoneja, jotka ovat rajoittuneet yksinkertaisiin atominohuiden materiaalien kerrostuksiin. Työ vahvistaa teoreettiset ennusteet ja avaa uusia väyliä eksitonien ohjaamiseen mittatilaustyönä valmistetuilla materiaaleilla.

"Ajatus siitä, että voit lokalisoida eksitonit tietyille hilapaikoille yksinkertaisesti pinoamalla 2D-materiaaleja on jännittävä, koska sillä on useita sovelluksia suunnittelijoiden optoelektronisista materiaaleista kvantti-informaatiotieteen materiaaleihin", sanoi Archana Raja, projektin toinen johtaja.

Tiimi valmisti laitteita pinoamalla kerroksia volframidisulfidia (WS2) ja volframidiselenidia (WSe2). Pieni epäsuhta näiden kahden materiaalin atomien välillä johti moiré-superhilaan.

Uuden suoran yhteyden löytäminen rakenteellisten muutosten ja eksitonien lokalisoinnin välillä kumoaa aiemman ymmärryksen näistä järjestelmistä ja luo uuden lähestymistavan optoelektronisten materiaalien suunnitteluun.

QuTechin ja Eindhovenin teknillisen yliopiston tutkijat ja insinöörit ovat puolestaan luoneet köyhän miehen Majorana-hiukkasia ja mitanneet niiden ominaisuuksia erittäin tarkasti.

"Tällä hetkellä työskentelemme Majoranasin yksinkertaistetun version kanssa, käyttäen vain kahta kvanttipistettä", Tom Dvir selittää. Perimmäisenä tavoitteena olisi operoida enemmillä pisteillä jotta elektronin puolikkaat eroavat toisistaan kauemmaksi. Mitä kauemmaksi Majorana-hiukkaset saadaan eroteltua toisistaan, sitä paremmin tuloksena olevat kubitit suojataan kohinaa vastaan.

"Vaikeuden lisätä pisteitä rakenteeseen odotetaan kasvavan lineaarisesti, ei eksponentiaalisesti. Tämä johtuu siitä, että voimme virittää jokaisen pisteen yksitellen, jolloin voimme määrittää ihanteellisen kokoonpanon helpommin."

Monet tutkijat väittävät, että molekyyleillä on etuja muihin kubittivaihtoehtoihin nähden. Äskettäin Princetonin tutkijat ovat saavuttaneet suuren läpimurron tutkimalla molekyylikaasuja aiemmin saavuttamattomalla tasolla.

Yksi tärkeä etu molekyylien käyttämisestä mahdollisina kubitteina on se, että molekyylit voivat tallentaa kvantti-informaatiota lukuisilla uusilla tavoilla, jotka eivät ole yksittäisten atomien käytettävissä.

Mutta tutkijat korostavat, että viime kädessä tämä kokeilu ei vielä tarkoita edistyneimpien kubittien luomista. Pikemminkin kyseessä on ennen kaikkea valtava edistysaskel fysiikan perustutkimuksessa.

Viritettävät kvanttiloukut eksitoneille

Majoranan metsästystä

Uusi alusta räätälöitäville kvanttilaitteille