Ведущий исследователь, доцент UNSW Андреа Морелло из Школы электротехники и телекоммуникаций, сказал, что его команда успешно реализовала новый метод управления для будущих квантовых компьютеров.Результаты были опубликованы сегодня в журнале с открытым доступом Science Advances.В отличие от обычных компьютеров, хранящих данные на транзисторах и жестких дисках, квантовые компьютеры кодируют данные в квантовых состояниях микроскопических объектов, называемых кубитами.Команда UNSW, связанная с Центром передового опыта в области квантовых вычислений ARC Компания Communication Technology первой в мире продемонстрировала одноатомные спиновые кубиты в кремнии, о чем сообщалось в Nature в 2012 и 2013 годах.
Команда уже улучшила управление этими кубитами до точности более 99% и установила мировой рекорд по продолжительности хранения квантовой информации в твердом состоянии, опубликованный в Nature Nanotechnology в 2014 году.Теперь он продемонстрировал ключевой шаг, который оставался недостижимым с 1998 года.
«Мы продемонстрировали, что высококогерентным кубитом, таким как спин одиночного атома фосфора в изотопически обогащенном кремнии, можно управлять с помощью электрических полей, а не с помощью импульсов осциллирующих магнитных полей», — пояснил доктор Арне Лаухт из UNSW, научный сотрудник, получивший докторскую степень. ведущий автор исследования.Доцент Морелло сказал, что этот метод работает за счет искажения формы электронного облака, прикрепленного к атому, с использованием очень локализованного электрического поля."Это искажение на атомном уровне влияет на изменение частоты, на которой реагирует электрон.«Следовательно, мы можем выборочно выбирать, с каким кубитом работать.
Это немного похоже на выбор радиостанции, на которую мы настраиваемся, поворотом простой ручки. Здесь« ручка »- это напряжение, приложенное к небольшому электроду, расположенному над атомом».
Результаты показывают, что можно было бы локально управлять отдельными кубитами с помощью электрических полей в крупномасштабном квантовом компьютере, используя только недорогие генераторы напряжения, а не дорогие высокочастотные микроволновые источники.Более того, этот конкретный тип квантового бита может быть изготовлен с использованием технологии, аналогичной той, которая используется для производства повседневных компьютеров, что значительно сокращает время и стоимость разработки.Устройство, использованное в этом эксперименте, было изготовлено на узле NSW Австралийского национального производственного предприятия в сотрудничестве с группой под руководством профессора UNSW Scientia Эндрю Дзурака.
Ключом к успеху этого метода электрического контроля является размещение кубитов внутри тонкого слоя специально очищенного кремния, содержащего только изотоп кремния-28.«Этот изотоп совершенно немагнитен и, в отличие от изотопов кремния природного происхождения, не нарушает работу квантового бита», — сказал доцент Морелло.
Очищенный кремний был предоставлен в сотрудничестве с профессором Кохеи Ито из Университета Кейо в Японии.