Kvanttitietotekniikkaa grafeenin ja piin avulla

15.05.2019

Wien-kvanttilaskentaa-grafeeni-plasmoneilla-300-t.jpgKaavio grafeenipohjaisesta kahden fotonin portista

Wienin yliopiston ja Barcelonan Photonic Sciences -instituutin fyysikot ovat osoittaneet, että erityiset grafeenirakenteet mahdollistavat yksittäisten fotonien vuorovaikutuksen keskenään.

Uusi materiaaliratkaisu voisi johtaa uuteen optisien kvanttitietokoneiden arkkitehtuuriin.

Fotonit ovat heikosti vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa, mikä tekee niistä sopivia kvantti-informaation tallentamiseen ja siirtämiseen. Sama ominaisuus tekee kuitenkin erityisen vaikeaksi manipuloida fotoneihin koodattuja informaatiota kvanttitietokoneen logiikkaporteissa.

Manipulointi voidaan saavuttaa epälineaarisilla materiaaleilla, jossa kaksi fotonia vuorovaikuttavat materiaalin sisällä mutta yleiset epälineaariset materiaalit eivät mahdollista kvanttilogiikkaportin rakentamista.

Äskettäin on havaittu, että vuorovaikutus tehostuisi jos käytetään plasmoneja mutta vakiomateriaaleissa plasmonit hajoavat ennen kuin tarvittavat kvanttivaikutukset voivat tapahtua.

Wienin yliopiston professori Philip Waltherin tutkijaryhmä ehdottaakin plasmonien luomista grafeeniin. Tämä johtaa sekä erittäin vahvaan epälineaariseen vuorovaikutukseen että pitkään eläviin plasmoneihin.

Grafeenisissa kvanttilogiikkaporteissa plasmoneita syntyy grafeenin nanonauhoissa ja kahden eri nanonauhan plasmonit voivat olla vuorovaikutuksessa sähkökenttiensä kautta. Tutkijat ovat myös selvittäneet, että voimakas epälineaarinen vuorovaikutus grafeenissa tekee mahdottomaksi näille kahdelle plasmonille hypätä samaan nauhaan.

Wienin tiimi suorittaa parhaillaan kokeellisia mittauksia samanlaisella grafeenipohjaisella järjestelmällä, jotta varmistetaan niiden porttien toteutettavuus nykyisen tekniikan avulla. Koska portti on luonnollisesti pieni ja se toimii huoneenlämpötilassa, sen pitäisi olla helposti laajennettavissa, kuten monet kvanttiteknologiat edellyttävät.

UNSW Sydneyn insinöörit loivat piikiekolle kahden kubitin portin vuonna 2015. Nyt he ovat ensimmäisinä saavuttaneet tarkkaa kaksikubittista toimintaa piillä.

Professori Andrew Dzurakin ryhmän tekemässä tutkimuksessa mitattiin kahden kubitin logiikkatoiminnan tarkkuutta erittäin lupaavilla tuloksilla, jotka mahdollistavat laajennuksen täysimittaiseen kvanttiprosessoriin.

Kvanttilaskennassa kubittien toimintojen on oltava erittäin tarkkoja. Tässä tutkimuksessa ryhmä toteutti ja suoritti Clifford-pohjaisen tarkkuuden vertailuanalyysin mikä osoitti kahden kubitin portin 98 % toistotarkkuutta.

Useimmille kvanttitietotekniikan sovelluksista tarvitaan miljoonia kubitteja ja kvanttivirheet täytyy korjata, vaikka he olisivatkin pieniä”, professori Dzurak selventää. ”Jotta virheenkorjaus olisi mahdollista, kubittien on itse asiassa oltava erittäin tarkkoja, joten on tärkeää arvioida niiden toistotarkkuus.”

”Mitä tarkemmat kubitit ovat, sitä vähemmän niitä tarvitset ja sitä nopeammin voimme käynnistää suunnittelun ja valmistuksen toteuttamaan täysimittaisen kvanttitietokoneen.”

”Viimeisin tulos tuo meidät lähemmäksi tämän teknologian kaupallistamista - ryhmäni on rakentamassa kvanttisirua, jota voidaan käyttää todellisissa sovelluksissa”, professori Dzurak kertoo yliopistonsa tiedotteessa.

Fotoniikka ja kvanttilaskenta: Uutta puhtia kvanttitietokoneen kehitykseen

Kätevää valon ja aineen vuorovaikutusta

Pii ja kvanttitietokone: Integroidun kvanttipiirin toiminta mahdollista

Toimivia kubitteja piille

Aiheesta yleisemmin: Tuleeko kvanttitietokoneesta todellisuutta?

Kvanttitietokoneet töihin

21.02.2020Vauhdikkaita muistirakenteita
20.02.2020Kierrätystä ja palonestoa
19.02.2020Nestepisaroilla jopa viiden voltin jännite
18.02.2020Kuitusiirron ennätyskapasiteetti
17.02.2020Kubitteja keinoatomeista
14.02.2020Kohinalla hehkuttaen
14.02.2020Tehokkaampia sähkökatalyyttisiä reaktioita
12.02.2020Elektroninen nenä MOF-materiaaleista
11.02.2020Uudenlainen elektrodirakenne tehokkaamille akuille
10.02.2020Kvanttitiedonsiirtoa nykyisissä kuituverkoissa
07.02.2020Uusi kvasihiukkanen löydetty: Pi-ton
06.02.2020Resonaattorit hidastavat valoa
05.02.2020Nanoputkien rullasta uudenlaista materiaalia
04.02.2020Tehokkaampaa terahertsitaajuuksien ilmaisua
03.02.2020Ensimmäinen yksikerroksinen amorfinen kalvo
31.01.20205000 vuotta kestävä paristo
30.01.2020Uusia vihjeitä suprajohtavuudesta
29.01.2020Litiumakuille pidempiä ajomatkoja?
28.01.2020Kvanttilämpöä ja kvanttilomittumista mittaillen
27.01.2020Laserdiodi emittoi syvää UV-valoa
24.01.2020Keinoiho magnetismia tunnistavin anturein
23.01.2020Kiertymä muokkaa kaistaeroa
22.01.2020Yleismuistin virstanpylväs
21.01.2020Ensimmäinen antiferromagneettinen topologinen kvanttimateriaali
20.01.2020Nanoantenneja tiedonsiirtoon
17.01.2020Muisteja erittäin kylmään laskentaan
16.01.2020Laskentaa molekyyleillä
16.01.2020Konenäölle nyt myös konesilmät
14.01.2020Piin kvanttibiteillä uusiin ulottuvuuksiin
13.01.2020Uusi menetelmä kestäville GaN-transistoreille
10.01.2020Hiukkaskiihdytin mikropiirille
09.01.2020Biologista energiantuottoa
08.01.2020Kvanttiteleportaatio piifotonisella sirulla
07.01.2020Kohti spintronisia MRAM-muisteja
07.01.2020Tehokas litium-rikki akku
03.01.2020Pieniä parannuksia litiumioni-akuille
02.01.2020Kvanttimateriaalia vaikkapa naamiointiin
02.01.2020Perovskiiteistä löytyy yllätyksiä
31.12.2019Lämpökytkin polymeeristä
30.12.2019Elektroniikka valon nopeudella
23.12.2019Turvallista ja käytännöllistä viestintää
20.12.2019Ferrosähköisyys yhdistää transistorit ja muistit
19.12.2019Kytkettäviä plasmoneja muoveihin
18.12.2019Magnonit töihin
17.12.2019Lämmönsiirtoa tyhjyyden läpi
16.12.2019Nailon ja taivutus vauhdittavat orgaanista elektroniikkaa
13.12.2019Viat saattavat tehostaa akkuja
12.12.2019Hiili ja pii jakavat ja yhdistävät fotoneja
11.12.2019Timanttien avulla parempia superkonkkia
10.12.2019Sähköis-optista tietotekniikkaa
09.12.2019Lämpösähköä hiilinanoputkilla
09.12.2019Valokuitua selluloosasta
05.12.2019Näppärä terahertsinen tekniikka
04.12.2019Palamattomia litium-akkuja
03.12.2019Bittejä ja simulointia atomien mittakaavassa
02.12.2019Metallijohde Cooperin pareilla
29.11.2019Plasmoniikan avulla edullinen monispektrikamera
28.11.2019Hiilinanoputket pääsevät vauhtiin
27.11.2019Löytö ferrosähköisissä tuplaa potentiaalin
26.11.2019Antenni lämpösäteilylle
25.11.2019Jatkuvuutta Mooren laille
22.11.2019Skyrmioneja huonelämpötilassa
21.11.2019Hukkalämpö sähköksi uusin keinoin
20.11.2019Keinotekoiset lehdet tuottavat kaasua ja nesteitä
18.11.2019Fotonikytkin CMOS-piireille
15.11.2019Parempia langattomia anturitekniikoita
13.11.2019Uudenlaisia fotonisia nestekiteitä
12.11.2019Onnistumisia orgaanisissa
11.11.2019Kohti älykkäitä mikrorobotteja
09.11.2019Suomen suurin valtti kybersodassa on luottamus
08.11.2019Jäähdytystekniikkaa 3D-elektroniikalle vaikka avaruuteen
07.11.2019Uusia tiloja grafeenin taikakulmassa
06.11.2019Kohti antiferromagneettisia muisteja
05.11.2019Muuntaa 2D-tasot pehmeiksi ja joustaviksi 3D-rakenteiksi
04.11.2019Tarkempia kiderakenteita ja proteiineja aurinkokennoihin
01.11.2019Kvanttiakussa ei synny häviöitä
31.10.2019Keinoja ja visioita 2D-materiaalien käytölle
30.10.2019Käteviä ADC- ja DAC-muuntimia IoT-aikakaudelle
29.10.2019Kvanttipisteitä edullisesti ja tarkasti
25.10.2019Paljonko on kvanttilaskennan ylivoima?
24.10.2019Tehokkaampia superkondensaattoreita
23.10.2019Uudenlaisia kalvoja hiilinanoputkista
22.10.2019Valolla kohti huonelämpöistä kvanttitietokonetta
21.10.2019Japanissa kokeiltiin petabitin verkkoyhteyksiä
18.10.2019Suprajohtavuutta moduloiden
17.10.2019Spin- ja varausvirran hallintaa
16.10.2019Spektrometriaa sirupiirillä
15.10.2019Uusia ulottuvuuksia printtielektroniikalle
14.10.2019Löytö energiatehokkaalle elektroniikalle
11.10.2019Pikotiedettä ja uusia materiaaleja
10.10.2019Lomittumista 50 kilometrissä valokuitua
09.10.2019Koneoppiminen etsii uusia materiaaleja
08.10.2019Parhaat kahdesta maailmasta: Magnetismi ja Weyl -puolimetallit
07.10.2019Tehokkaampaa energian keruuta IoT-antureille
04.10.2019Uusia kierrätyskelpoisia akkukonsepteja
03.10.2019Supratekniikalla tehokkaampaa tietotekniikkaa
02.10.2019Paramagneettiset spinit tuottavat sähköä lämmöstä
01.10.2019Kolme kertaa parempi infrapunailmaisin
30.09.2019Yksisuuntainen radiotie synteettisellä Hall-efektillä
27.09.2019Katsaus kvanttilaskennan tekniikoihin

Näytä lisää »