Huonelämpöinen alusta kvanttiteknologialle

20.02.2019

Penn-huonelampoista-kvanttitekniikkaa-350-t.jpgPenn insinöörit tutkivat kaksiulotteista kuusikulmaista boorinitriidiä alustana huonelämpötilasta kvanttiteknologiaa varten. Materiaalin vikakohtien loukkuun jääneet spinit ovat herkkiä magneettikentille ja niiden tilat ovat saatavilla lasereiden avulla, jolloin niitä voidaan käyttää kubitteina.

Pennsylvanian yliopiston insinööri- ja ammattikorkeakoulun tutkijat ovat osoittaneet uuden laitteistoalustan, joka perustuu eristettyjen elektronien spineihin kaksiulotteisessa materiaalissa.

Yksi lupaava järjestelmä kvanttitietokoneen rakentamiseksi olisi käyttää timanttikiteen vikakohdissa olevia elektronien spinejä. Vikakohdat toimivat kuin eristetyt atomit tai molekyylit ja ne ovat vuorovaikutuksessa valon kanssa siten, että niiden spin voidaan mitata ja käyttää kubittina.

Nämä järjestelmät ovat houkuttelevia kvanttiteknologialle, koska ne voivat toimia huonelämpötiloissa mutta suurten timanttien kanssa työskentely aiheuttaa omia haasteitaan.

”Yksi haittapuoli spinien käytössä 3D-materiaaleissa on se, että emme voi hallita tarkasti, missä ne ovat suhteessa pintaan. Mutta kun spinit ovat vain yhdellä atomitasolla, voit ottaa käyttöön monia uusia toimintoja”, toteaa tutkimusta vetänyt Lee Bassett.

Voit sijoittaa yksittäisiä spinejä eri paikkoihin ja saada ne kommunikoimaan keskenään. Tai voidaan sijoittaa spinit yhteen materiaalikerrokseen ja liittää 2D-magneettikerros niiden päälle ja saada ne vuorovaikutukseen keskenään.

Nanoteknologian kehittyessä Bassett ja hänen kollegansa pyrkivät tuottamaan ja valitsemaan laajemman 2D-materiaalien kirjaston, joka olisi kuin litteä timantti.

Timantin tavoin heksagonaalinen boorinitridi on suuren kaistaeron puolijohde ja sitä käytetään jo laajalti dielektrisenä kerroksena 2D-elektroniikassa.

Bassett ja hänen kollegansa keskittyivät hyvin karakterisoituun boorinitridiin tai h-BN:iin ja yhteen sen vähemmän ymmärretyistä näkökohdista: sen hunajakennohilan vikakohtiin, jotka voivat emittoida valoa.

Tämä valon emittoiminen on jo aikaisemmin tunnettu seikka mutta Bassettin ryhmä on ensimmäinen, joka osoittaa, että joidenkin vikakohtien säteilevän valon intensiteetti muuttuu magneettikentän vasteena. Se on signaali, jota voitaneen käyttää kubittina.

Kvanttitietokoneen kubittien lisäksi uusi 2D-rakenne mahdollistaa muut mahdolliset sovellukset, jotka riippuvat läheisyydestä.

”Kvanttijärjestelmät ovat erittäin herkkiä ympäristöilleen, minkä vuoksi ne ovat niin vaikeasti eristettäviä ja hallittavia”, Bassett sanoo. ”Mutta kääntöpuoli on, että voit käyttää tätä herkkyyttä uudenlaisten anturien tekemiseen.

Periaatteessa nämä pienet spin pyörähdykset voivat olla miniatuurisia ydinmagneettisia resonanssi-ilmaisimia, kuten sellaisia, joita käytetään MRI-laitteissa, mutta joilla olisi kyky toimia yksittäisellä molekyylillä.

Tällöin 2D-kvanttianturit voisivat mitata yksittäisten molekyylien rakennetta ja sisäistä dynamiikkaa esimerkiksi kemiallisten reaktioiden ja proteiinien taittumisen tutkimiseksi.

Aiheesta aiemmin:

Timantin vikakohdasta kvanttimuisti

Timanttianturi tunnistaa solutason ilmiöitä

19.07.2019Luminenssilamput kehittyvät
12.07.2019Atomista audiotallennusta
03.07.2019Informaation teleporttausta timantissa
02.07.2019Orgaanisia katodeja tehokkaille akuille
28.06.2019Spintroniikkaa ja muistitekniikkaa
27.06.2019Edistysaskeleita kvanttitietotekniikalle
26.06.2019Oksidimateriaalit kaupallistuvat
25.06.2019Lasertekniikalla grafeenia hyötykäyttöön
24.06.2019Ionitekniikkaa kondensaattoreihin
20.06.2019Tehokkaampia tehopiiritekniikoita
19.06.2019Uutta tekniikkaa 2D-materiaalin venytyksellä
18.06.2019Bioparisto IoDT-sovelluksille
17.06.2019Uusia ovia nanofotoniikan maailmaan
14.06.2019Biologian avulla sähkö varastoon ja hiili kiertoon
13.06.2019Orgaaniset laserdiodit unelmasta todellisuuteen
12.06.2019Uusia ominaisuuksia elektroniikalle
11.06.2019Uusi laite pakkaa enemmän valokuituun
10.06.2019Tutkijat yrittävät luoda ihmisen kaltaista koneajattelua
07.06.2019Vaihtoehtoja elektroniikan vauhdittamiseen
06.06.2019Hiiliseostus muuttaa puolijohtavaa 2D-materiaalia
05.06.2019Hämähäkin aisteja autonomisille koneille
04.06.2019Elektronin geometria määritelty
03.06.2019Fyysikot löytäneet uudenlaisia spin-aaltoja
30.05.2019Pesunkestävää kangaselektroniikkaa
29.05.2019Uusia ratkaisuja kaoottisille värähtelypiireille
27.05.2019Magneettista oppimista tietojenkäsittelyyn
24.05.2019Auttaa robotteja muistamaan
23.05.2019Ultrapuhdas valmistustapa 2D-transistoreille
22.05.2019Erittäin nopeita magneettisia muisteja
21.05.2019Happea akkujen kehitykseen
20.05.2019Neulanreiät hologrammeja tuottamaan
17.05.2019Lasketaan nopeammin kvasihiukkasilla
16.05.2019Kondensaattoreita tulostamalla
15.05.2019Kvanttitietotekniikkaa grafeenin ja piin avulla
14.05.2019Suurtaajuussiirto tehostuu grafeenilla
13.05.2019Aivomaista tietotekniikkaa
11.05.2019Kvanttitason mittauksia
09.05.2019Tehokkaampia muistimateriaaleja
08.05.2019Lämpösähköä spinien tasolta
07.05.2019Suurin ja nopein optinen kytkinpiiri
06.05.2019Tehokkaita lämpöjohteita nanoelektroniikalle
03.05.2019Monenlaista ledien värien hallintaa
02.05.2019Staattinen negatiivinen kondensaattori
30.04.2019Kompaktia pitkäaaltoista viestintää
29.04.2019Nanoklustereista puolijohteita
26.04.2019Uudenlainen spintransistori
25.04.2019Aurinkoa seuraten
24.04.2019Kvanttimateriaali aivojen kaveriksi
23.04.2019Uusia rakenteita Litium-ioni akuille
18.04.2019Spinaaltoja nanoelektroniikkaan
17.04.2019Huonelämpötilassa toimivia keinotekoisia atomeja
16.04.2019Uusi ihmemateriaali: yksittäisiä 2D-fosforeeninauhoja
15.04.2019Eksoottisia kvanttivaikutuksia
12.04.2019Fononeja suunnaten ja laseroiden
11.04.2019Kuparipohjainen vaihtoehto kullalle
09.04.2019Vanhassa vara parempi
08.04.2019Mainoksen esittelyteksti
08.04.2019Tehokkaita ledejä nanolangasta
05.04.2019Nanogeneraattori kankaalle 3D-tulostuksella
03.04.2019Topologiaa valoaalloille
02.04.2019Kolme mittausta yhdellä selluanturilla
01.04.2019Monipuolisia orgaanisia transistoreita
29.03.2019Kvanttisimulointia valolla
28.03.2019Sähköä syöviä mikrobeja
27.03.2019Proteiini tarjoaa vaihtoehtoja ionijohteille
26.03.2019Metamateriaali ratkoo yhtälöitä
25.03.2019Molekyylimoottorit toimivat yhdessä
22.03.2019Laveampaa kvantti-informaation vaihtoa
21.03.2019RF-fotoneja ja kvanttihyppyjä
20.03.2019Säädettävää ja äänennopeaa lämmönjohdetta
19.03.2019Molekyylielektroniikan toimintoja kvantti-interferenssillä
18.03.2019Nesteitä ja molekyylejä sähkön tuottajiksi
15.03.2019Moiré-kuviot tuottavat superhiloja
14.03.2019Kvanttivaloa ja kvanttipisteitä
13.03.2019Kävisikö pii sittenkin akkuanodiksi
12.03.2019DNA-tietotekniikka tehostuu
11.03.2019Kvanttianturi tehostaa syövän hoitoa
08.03.2019Miten olisi magnonielektroniikka?
07.03.2019Spintroniikka näyttää kykynsä
06.03.2019Eriväristen fotonien lomittaminen
05.03.2019Ionisia transistoreita bioelektroniikalle
04.03.2019Valon ansoittaminen kolmiulotteisesti
04.03.2019Muokattava kaistaero grafeenilla
28.02.2019Magneettisuus kääntyy sähkökentällä
27.02.20193D-tulostuksella mekaanisia logiikkaportteja
26.02.2019Kertakäyttöisiä antureita 3D-tulostuksella
25.02.2019Kierteisiä elektroneja ja eksitoneja
25.02.2019Käännetään ledi jäähdyttäjäksi
21.02.2019Monimuotoisia kaksiulotteisia
20.02.2019Huonelämpöinen alusta kvanttiteknologialle
19.02.2019Lisäkalvo tekee litiumioniakuista turvallisia
18.02.2019Uusia materiaaleja elektroniikalle
15.02.2019Elektronien nestettä huonelämpötilassa
14.02.2019Parempaa orgaanista seostusta ja rajapintoja
13.02.2019Eksitoneja, bieksitoneja ja polaritoneja samassa materiaalissa
12.02.2019Muistitekniikan kehityssuuntia
11.02.2019Vähemmän kohinaa
08.02.2019Protoneista akkujen varausten siirtäjä?
07.02.2019Negatiivista kapasitanssia
06.02.2019Grafeeniantureita aivoihin ja mikropiireille

Näytä lisää »