Edullisempi kvanttitietokoneen toteutus

Australialaisen New South Wales yliopiston (UNSW) johtaman tukijaryhmän saavuttaman läpimurron pitäisi tehdä laajamittaisen kvanttitietokoneen rakentamisen edullisemmaksi.

Tutkimusryhmä on koodannut kvantti-informaatiota piillä käyttäen yksinkertaisia sähköisiä pulsseja. Piitä käyttäen voitaisiin myös hyödyntää alan nykyistä tuotantotekniikkaa.

Johtava tutkija, UNSW apulaisprofessori Andrea Morello, toteaa, että hänen tiiminsä on onnistuneesti toteuttanut uuden ohjaustavan tuleville kvanttitietokoneille.

UNSW tutkijaryhmä osoitti ensimmäisenä maailmassa yhden atomin spin-kubitteja jo vuosina 2012 ja 2013. Vuonna 2014 he parantelivat kubittiensa hallintaa yli 99 % virheettömyyteen ja saavuttivat ennätyksen kvanttitietojen tallennusajaksi kiintoaineissa.

Nyt he ovat osoittaneet, että isotooppisesti rikastetulla piillä olevan fosforiatomin spiniä voidaan ohjata käyttäen sähkökenttiä hankalasti kohdistettavien suuritaajuisten magneettikentän sijaan.

Apulaisprofessori Morello toteaa menetelmän toimivan vääristämällä atomiin liitetyn elektronipilven muotoa käyttäen hyvin lokalisoitua sähkökenttää. (kuva) Atomitason vääristymällä on vaikutus muuttaa taajuutta, jolla elektroni reagoi.

"Siksi voimme valikoivasti valita, mitä kubittia operoimme. Siinä auttaa atomin yläpuolella olevaan pieneen elektrodiin syötettävä jännite," toteaa tutkimuksen johtava tekijä UNSWn Arne Laucht, yliopistonsa tiedotteessa.

Uudet havainnot viittaavat siihen, että menetelmällä olisi mahdollista täyttää laajamittaisen kvanttitietokoneen käytännön vaatimukset, koska ohjausportteja voidaan soveltaa samanaikaisesti mielivaltaisen monille kubiteille samalla kun tarvitaan vain yksi mikroaaltolähde sekä edullinen monikanavainen pulssigeneraattori. Toisenlaisissa järjestelmäesityksissä tarvitaan kalliita suuritaajuisia kubittikohtaisia mikroaaltolähteitä.

Tämän sähköisen ohjausmenetelmän avain menestykseen on sijoittaa kubitit ohueen kerrokseen erityisesti puhdistettua piitä, joka sisältää vain pii-28 isotooppia. Tämä isotooppi on ei-magneettinen ja toisin kuin luonnossa esiintyvä pii, se ei häiritse kvanttibittiä.

Aiheesta aiemmin:

Toimivia muistikubitteja kvanttitietokoneelle