Исследователи из Принстонского университета разработали метод считывания спинтронной информации с электронов, который позволит создавать большие квантовые вычислительные системы.
Спинтроника является областью квантовой электроники, где наряду с зарядом используется спин частиц. Ожидается, что с помощью спинтроники будет совершена революция в вычислительной технике за счет более компактных, быстрых и энергоэффективных запоминающих устройств для хранения данных и их обработки.
Группа ученых из Принстонского университета под руководством физика Джейсона Петты (Jason Petta) использовала поток СВЧ-фотонов для анализа электронной пары, захваченной квантовой точкой. СВЧ-поток позволил ученым считывать спиновое состояние этих электронов.
Известно, что на распространение СВЧ-излучения влияют спиновые состояния электронов. Это излучение, поступавшее через один конец полости с зеркальными торцами, изучалось на другом ее конце.
|
|
В масштабируемой схеме для считывания квантового состояния электрона используется СВЧ-излучение схемы. Публикуется с разрешения Jason Petta/Princeton University
Оборудование, созданное коллективом ученых под руководством Петты, работает со схемой, длина которой немного больше 1 см. Однако с точки зрения субатомных размеров этот показатель достаточно велик. При этом один электрон почти полностью мог изменять свойства электрической системы величиной с дюйм.
По мнению Петты, результаты эксперимента позволят инженерам создавать квантовые компьютеры из миллионов кубитов. До сих пор исследователям удавалось лишь манипулировать небольшим количеством кубитов, что недостаточно для построения реального компьютера.
В течение ряда лет многие коллективы исследователей пытаются претворить в жизнь идею о коренном изменении природы вычислительных операций с помощью методов квантовой механики. Основная цель не в том, чтобы создать более мощный компьютер, а такое принципиально иное устройство, которое решало бы задачи, с которыми не справляются традиционно используемые компьютеры.
Наиболее сложным препятствием на пути ученых является высокая чувствительность спина электрона или любой другой квантовой частицы к изменению магнитного поля или светового потока, из-за чего возникают ошибки.
В результате многолетних усилий ученые разработали способы наблюдения за спиновыми состояниями, не нарушая их, однако анализ небольшого количества спинов еще недостаточен: для создания полноценного квантового процессора требуется не один миллион спинов.
Для решения этой задачи ученые под руководством Петты воспользовались квантовой точкой для удержания и анализа электронных спинов. Кроме того, они создали СВЧ-канал для передачи спиновой информации от этой точки.
По словам Петты, применяемые в исследовании методы потенциально масштабируются и переносятся на систему большего размера. Однако для этого необходима дальнейшая работа, например, по усовершенствованию зеркал в полости.
Источник: EE Times
Читайте также:
Физики научились записывать и считывать данные из кремниевого кубита
Квантовые вычисления на кремнии
Защищенный квантовый компьютер создан внутри алмаза
IBM совершила прорыв на пути создания квантового компьютера
Семь университетов США пытаются создать квантовую память
Доказана возможность создания квантовых жестких дисков
Серьезный прогресс в построении спинтронных квантовых компьютеров
Построена первая квантовая сеть