15:55 2023-01-26
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Studiul realizează manipularea coerentă a spinurilor electronilor în siliciu
_ Studiul realizează coerenta manipularea spinurilor electronilor în siliciu
În ultimii ani, mulți fizicieni și informaticieni au lucrat la dezvoltarea tehnologiilor de calcul cuantic. Aceste tehnologii se bazează pe qubiți, unitățile de bază ale informațiilor cuantice.
Spre deosebire de biții clasici, care au o valoare de 0 sau 1, qubiții pot exista în stări de suprapunere, deci pot avea o valoare de 0 și 1 simultan. Qubiții pot fi formați din diferite sisteme fizice, inclusiv electroni, spini nucleari (adică starea de spin a unui nucleu), fotoni și circuite supraconductoare.
Spinurile de electroni limitate în puncte cuantice de siliciu (adică siliciu minuscul). structurile bazate pe bază de date) s-au dovedit deosebit de promițătoare ca qubiți, în special datorită timpilor lor lungi de coerență, fidelităților ridicate ale porții și compatibilității cu metodele existente de fabricare a semiconductorilor. Controlul coerent al stărilor multiple de spin de electroni poate fi totuși o provocare.
Cercetătorii de la Universitatea din Rochester au introdus recent o nouă strategie de manipulare coerent fie a spinurilor electronice simple, fie multiple în punctele cuantice de siliciu. Această metodă, introdusă într-o lucrare publicată în Nature Physics, ar putea deschide noi posibilități pentru dezvoltarea calculatoarelor cuantice fiabile și performante.
„Ca și în cazul multor experimente în știință, investigam inițial un subiect care nu are legătură, când am început să observăm tot felul de oscilații coerente care apar în datele noastre.” John Nichol, unul dintre cercetătorii care au efectuat studiul, a declarat pentru Phys.org. „Ne-a luat puțin timp să venim cu explicația teoretică, dar odată ce am făcut-o, totul a căzut la locul lor. Cuplarea spin-valley a fost explorată de mai multe ori, dar niciodată pentru a media direct tranzițiile coerente între diferite stări de spin.”< /p>
Strategia pentru controlul spinurilor electronilor în siliciu propusă de Nichol și colegii săi profită de cuplarea spin-vale, de interacțiunea dintre spinul unui electron și stările de vale. Electronii din punctele cuantice de siliciu au atât numere cuantice de spin, cât și numere de vale. Starea lor de spin poate fi „sus” sau „jos”, în timp ce starea de vale poate fi + sau -.
„La un anumit câmp magnetic, energia stării sus,+, de exemplu, poate să fie aproape egală ca energie cu starea de jos”, a explicat Nichol. „Deoarece diferența de energie dintre stările + și — depinde de câmpurile electrice, putem folosi un impuls de tensiune pentru a aduce apoi+, exact în rezonanță cu down,-. Când se întâmplă acest lucru, un electron pregătit inițial într-o stare up,+ va oscila în mod coerent în jos, - și înainte și înapoi. Acestea sunt oscilații spin-valle."
Până în prezent, metoda standard de manipulare a spinurilor electronilor în punctele cuantice de siliciu a implicat utilizarea magnetică variabilă în timp. câmpuri. Nichol și colegii săi au arătat că strategia lor permite manipularea coerentă a spinurilor electronilor fără a fi necesară utilizarea câmpurilor electromagnetice oscilante.
„Câmpurile magnetice oscilante pot fi deosebit de dificil de generat la temperaturi criogenice și cuplarea spin-valei. elimină această nevoie”, a spus Nichol. „O altă realizare este aceea că gradul de libertate din vale în siliciu a fost adesea privit ca o „bucă” mai degrabă decât o caracteristică a qubiților de siliciu, dar munca noastră arată că poate fi o caracteristică foarte utilă.”
Lucrarea recentă a acestei echipe de cercetători evidențiază promisiunea utilizării cuplării spin-vale pentru a obține controlul coerent al qubiților pe baza spinurilor de electroni limitate în puncte cuantice de siliciu. În următoarele lucrări, ei speră să înțeleagă mai bine ce caracteristici ale creșterii, fabricării și reglajului punctelor cuantice pot avea un impact asupra cuplării spin-valle, deoarece acest lucru ar putea informa în continuare fabricarea tehnologiilor de calcul cuantic bazate pe electroni.
„Ne-am dori, de asemenea, să explorăm cum ar putea implementa porți multi-qubit în acest cadru”, a adăugat Nichol. „O provocare este că câmpul magnetic trebuie reglat separat pentru fiecare qubit și căutăm modalități realiste de a implementa acest lucru.”
© 2023 Science X Network
Comentarii:
Adauga Comentariu