Контроль над кубитами поможет ученым в производстве квантовых компьютеров

Новое исследование предлагает новый спин в использовании наноразмерных полупроводниковых структур для создания более быстродействующих компьютеров и электроники.

Ученые из Питтсбургского и Дельфтского технологического университета в издании Nature Nanotechnology описали новый метод, который лучше сохраняет элементы, необходимые для приведения в действие быстродействующей электроники. Речь о кубитах или квантовых битах.

Спины дыр в отличие от спинов электронов могут сохранять квантовые биты в прежнем же физическом состоянии до 10 раз дольше по времени, чем было возможно прежде.

«Ранее мы и другие научные группы использовали спины электронов, но они взаимодействовали со спинами ядер, а потому было трудно сохранять выравнивание и контролировать спины электронов», сказал доцент Сергей Фролов с кафедры физики и астрономии Питтсбургского университета.

С учетом того, что обычные биты — это либо 0, либо 1, квантовые биты находятся в суперпозиции обоих положений, то есть могут быть и нулем, и единицей одновременно. Именно это качество, сказал Фролов, позволяет им производить множественные вычисления в одно и то же время, ускоряя тем самым процесс. Давняя проблема для физиков состоит в поддержании состояния кубитов продолжительное время.

„Чтобы создать жизнеспособный квантовый компьютер, необходимо научиться получать долговечные кубиты“, сказал ученый. „И мы в нашем исследовании стали на шаг ближе к этому“.

Дыры, пояснил Фролов, это действительно пустые пространства, которые некогда оставили электроны. С помощью чрезвычайно тонких нитей под названием нанопровода индия антимонида (InSb) ученые создали подобное транзистору устройство, которое помогает преобразовать электроны в дыры. Затем исследователи поместили одну дыру в наноразмерную коробку под названием „квантовая точка“ и проконтролировали спин этой дыры с помощью электрических полей. Этот подход намного выгодней магнитного контроля, который применялся до сих пор.

„наше исследование показало, что дыры или пустые места могут производить лучшие спины кубитов для квантовых компьютеров, чем электроны. Спины — это самые маленькие магниты во вселенной. Наше видение квантового компьютера объединяет тысячи спинов, и уже сейчас мы знаем, как управлять одним спином“, сказал Фролов. „В будущем мы хотели бы умножить эту концепцию, чтобы задействовать множественные кубиты“.

27.02.2013