Q-piin löytö tuo lisäpotkua kvanttilaskennalle

North Carolina State Universityn tutkijat ovat löytäneet uuden, erillisen piin muodon nimeltä Q-pii, joka muiden mielenkiintoisten ominaisuuksien ohella on ferromagneettista huoneenlämmössä.

Löydökset voivat johtaa edistykseen kvanttilaskennassa, mukaan lukien elektronin spinin käyttöön perustuvan spin-kubit-kvanttitietokoneen luomiseen.

"Löytö Q-Piistä, jolla on vankka huoneenlämpöinen ferromagnetismi, avaa uuden rajan atomimittakaavaisille, spin-pohjaisille laitteille ja toiminnalliselle integraatiolle nanoelektroniikkaan", sanoo Jay Narayan, materiaalitieteen professori ja työtä kuvaavan paperin vastaava kirjoittaja.

Siirtymämetallien ja harvinaisten maametallien ulkopuolisten materiaalien ferromagnetismi on kiinnostanut tutkijoita maailmanlaajuisesti jo pitkään. Tämä johtuu siitä, että spin-polarisoituja elektroneja voidaan käyttää informaation käsittelyyn ja tallentamiseen atomiresoluutiolla.

Kuitenkin materiaaleja, joissa on parillinen määrä elektroneja, kuten hiiltä ja piitä, joissa ei ole parittomia spinejä, ei ole otettu vakavasti bulkkiferromagnetismin kannalta. Hiili- ja piimateriaalien roikkuvat sidokset yleensä rekonstruoivat ja eliminoivat parittomia elektroneja.

NC State -tutkijat osoittivat, että piin lasersulatus ja sammuttaminen voi johtaa Q-piin muodostumiseen. Koko prosessi valmistuu alle mikrosekunnin murto-osassa.

Ferromagnetismin lisäksi muita kiinnostavia Q-piin ominaisuuksia ovat kovuus ja suprajohtavuus, Narayan sanoo.

"Tämä Q-Siliconin löytö mullistaa modernin mikroelektroniikan lisäämällä uusia toimintoja, kuten spintroniikkaa tai spin-pohjaista kvanttilaskentaa", Narayan jatkaa. ”Nykyaikainen mikroelektroniikka perustuu elektronin varaukseen, mikä tekee niistä suhteellisen hitaita rajallisella liikkuvuudellaan. Q-piitä käyttämällä hyödynnämme elektronin spiniä, mikä tekee tietokoneista paljon nopeampia vähäisellä virrankulutuksella.

"Lyhyesti sanottuna Q-Silicon tarjoaa ihanteellisen alustan spintroniikan integroimiseen mikroelektroniikkaan sirulla."

Aiheesta aiemmin:

Inteliltä kvanttiprosessori

Tuttu pii houkuttaa kvanttitietotekniikkaa