Afskærmede kvantebits

Et teoretisk koncept til at realisere kvanteinformationsbehandling er blevet udviklet af professor Guido Burkard og hans team af fysikere ved universitetet i Konstanz. Forskerne har fundet måder at afskærme elektrisk og magnetisk støj i kort tid. Dette vil gøre det muligt at bruge spins som hukommelse til kvantecomputere, da sammenhængstiden forlænges, og mange tusinde computeroperationer kan udføres i løbet af dette interval. Undersøgelsen blev offentliggjort i det aktuelle nummer af tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve .

Den teknologiske vision om at bygge en kvantecomputer afhænger ikke kun af computer- og informationsvidenskab. Ny indsigt i teoretisk fysik, også, er afgørende for fremskridt i den praktiske implementering. Hver computer eller kommunikationsenhed indeholder information indlejret i fysiske systemer. "I tilfælde af en kvantecomputer, vi bruger spin qubits, for eksempel, at realisere informationsbehandling, "forklarer professor Guido Burkard, der udfører sin forskning i samarbejde med kolleger fra Princeton University. De teoretiske fund, der førte til den aktuelle publikation, blev stort set foretaget af hovedforfatteren af ​​undersøgelsen, doktorforsker Maximilian Russ fra University of Konstanz.

I jagten på kvantecomputeren, spin qubits og deres magnetiske egenskaber er centrum for opmærksomheden. For at bruge spins som hukommelse i kvanteteknologi, de skal stå i kø, fordi de ellers ikke kan kontrolleres specifikt. "Normalt styres magneter af magnetfelter - som en kompassnål i Jordens magnetfelt, "forklarer Guido Burkard." I vores tilfælde er partiklerne ekstremt små og magneterne meget svage, hvilket gør det virkelig svært at kontrollere dem. "Fysikerne møder denne udfordring med elektriske felter og en procedure, hvor flere elektroner, i dette tilfælde fire, danne en kvantebit. Et andet problem, de skal stå over for, er elektronspins, som er temmelig følsomme og skrøbelige. Selv i faste siliciumlegemer reagerer de på ydre forstyrrelser med elektrisk eller magnetisk støj. Den nuværende undersøgelse fokuserer på teoretiske modeller og beregninger af, hvordan kvantebitene kan beskyttes mod denne støj - et vigtigt bidrag til grundforskning for en kvantecomputer:Hvis denne støj kan afskærmes selv i de korteste tider, tusinder af computeroperationer kan udføres i disse brøkdele af et sekund - i det mindste teoretisk.

Næste trin for fysikerne fra Konstanz bliver nu at arbejde sammen med deres eksperimentelle kolleger for at teste deres teori i eksperimenter. For første gang, fire i stedet for tre elektroner vil blive brugt i disse forsøg, som kunne, f.eks., blive implementeret af forskningspartnerne i Princeton. Mens de Konstanz-baserede fysikere leverer det teoretiske grundlag, samarbejdspartnerne i USA udfører den eksperimentelle del. Denne forskning er ikke den eneste grund til, at Konstanz nu er på kortet til qubit -forskning.