Sähköis-optisesti ohjattava piipohjainen kvanttipiiri

Simon Fraserin yliopiston (SFU) tiedemiesryhmä on luonut uudentyyppisen piipohjaisen kvanttirakenteen, jota ohjataan sekä optisesti että sähköisesti.

Se on uusin läpimurto maailmanlaajuisessa kvanttilaskennan kilpailussa.

SFU Silicon Quantum Technology Labin ja johtavan kanadalaisen kvanttiyrityksen Photonic Inc:n tutkijat paljastavat uusia diodinanokaviteetteja piin värikeskuskubittien sähköiseen ohjaukseen, julkaisemassaan tutkimuksessa.

Kehitetyt rakenteet ovat ensimmäistä kertaa demonstroineet sähköisesti injektoidun yksittäisen fotonin lähteen piillä. Läpimurto poistaa jälleen yhden esteen kvanttitietokoneen rakentamiselta.

”Aiemmin ohjasimme näitä kubitteja, joita kutsutaan T-keskuksiksi, optisesti (lasereilla)”, sanoo fysiikan apulaisprofessori Daniel Higginbottom. ”Nyt otamme käyttöön myös sähköisen ohjauksen, mikä lisää rakenteen ominaisuuksia ja on askel kohti sovelluksia skaalautuvassa kvanttitietokoneessa.”

Piin äskettäin löydetyt T-keskukset ovat lupaavia rakenteita kvanttiverkkosovelluksille niiden teletaajuusalueen optisten siirtymien ja elektronisten spinien pitkäikäisten perustilan ansiosta.

Työssä tutkijat virittivät sähköisesti piin T-keskuksta integroiduissa optoelektronisissa rakenteissa, jotka yhdistävät nanofotonisia aaltojohteita ja onteloita p-i-n-diodeihin.

Tutkimuksen pääkirjoittajan Michael Dobinsonin mukaan läpimurto antaa tutkimusryhmälle mahdollisuuden tutkia rakenteiden eri sovelluksia ja niiden skaalaamisen toteutettavuutta suuremmissa kvanttiprosessoreissa.

”Tämä ensimmäinen demonstraatio osoittaa, että voimme valmistaa piirejä, jotka mahdollistavat T-keskusten samanaikaisen optisen ja sähköisen ohjauksen. Tämä on jännittävää, sillä se avaa oven monille sovelluksille kvanttilaskennassa ja -verkoissa”, Dobinson sanoo. ”Kaiken kaikkiaan optinen ja sähköinen toiminta yhdistettynä piialustaan tekee tästä erittäin skaalautuvan ja laajasti sovellettavan piirin.”

Kvanttiteknologian kehittäminen piin avulla tarjoaa mahdollisuuksia kvanttilaskennan nopeaan skaalaamiseen.

Aiheesta aiemmin:

Fotonien napakymppi ja tehokas ylösmuunnos

Yksittäisiä ja identtisiä fotoneja

Saada kvanttitietokoneita yhteen