Uusi kubittialusta luodaan atomi kerrallaan

Korealaisen Ewha Womans yliopiston IBS Center for Quantum Nanoscience (QNS) -tutkijat ovat ottaneet uraauurtavan askeleen eteenpäin kvanttitietotieteessä.

Yhteistyössä kansainvälisten ryhmien kanssa he loivat uuden elektroni-spin-kubittialustan, joka koottiin atomi atomilta puhtaalle pinnalle.

Toisin kuin aikaisemmat atomikvanttilaitteet pinnoilla, joilla voitiin hallita vain yhtä kubittia, QNS:n tutkijat osoittivat onnistuneesti kyvyn ohjata useita kubitteja samanaikaisesti, mikä mahdollisti yhden, kahden ja kolmen kubitin porttien käytön.

Tutkijakommenttien mukaan kyseessä on suuri askel kohti monikubittisia järjestelmiä.

QNS:n ryhmä kehitti uudenlaisen alustan, joka koostuu yksittäisistä magneettisista atomeista, jotka on sijoitettu ohuen eristeen koskemattomalle pinnalle. Atomit voidaan sijoittaa tarkasti käyttämällä pyyhkäisytunnelimikroskoopin (STM) kärkeä ja sitten niitä voi manipuloida elektronispinin resonanssin (ESR-STM) avulla.

Luentan saavutettiin käyttämällä anturikubittia tunneliliitoksena ja toteuttamalla pulssimainen kaksoiselektronispinin resonanssi. Nopeat yhden, kahden ja kolmen kubitin toiminnot esitettiin siten täysin sähköisellä tavalla.

Tämä atomimittakaavan ohjaus on antanut tutkijoille mahdollisuuden manipuloida kvanttitiloja johdonmukaisesti. He loivat myös mahdollisuuden ohjata etäkubitteja, mikä avasi polun jopa kymmenien tai satojen kubittien skaalaamiseen virheettömässä ympäristössä.

Tutkijoiden mukaan tämä tutkimus merkitsee merkittävää poikkeamaa muista qubit-alustoista, kuten fotonilaitteista, ioni- ja atomiloukuista sekä suprajohtavista laitteista. Yksi tämän pintapohjaisen elektroni-spin-lähestymistavan ainutlaatuisista eduista on saatavilla olevien spinlajien runsaus ja laaja valikoima kaksiulotteisia geometrioita, jotka voidaan koota tarkasti.  

Jatkossa tutkijat ennakoivat tulevan esiin kvanttitunnistuksen, laskennan ja simuloinnin protokollia, joissa käytetään näitä tarkasti koottuja atomiarkkitehtuureja.

Aiheesta aiemmin:

Tavoitteena parempia kubitteja

Paremman kvanttibitin rakentaminen

Yksinkertaisempi suunnitelma kvanttitietokoneille