Qubits, der fungerer ved stuetemperatur

Forskere fra NUST MISIS (Rusland) sammen med kolleger fra Sverige, Ungarn og USA, fundet en måde at fremstille stabile qubits, der fungerer ved stuetemperatur, i modsætning til de fleste eksisterende analoger. Dette åbner nye muligheder for at oprette en kvantecomputer. I øvrigt, resultaterne af forskningen kan allerede bruges til at oprette magnetometre med høj nøjagtighed, biosensorer og nye kvante -internetteknologier. Artiklen er offentliggjort i Naturkommunikation .

En kvantebit (qubit) er den mindste datalagringsenhed i kvantesystemer, analog med den velkendte bit i klassiske computerprocesser. Indtil nu, kun prototyper af en kvantecomputer er blevet oprettet, men forskere er enige om, at i fremtiden sådan en computer vil have utrolige computermuligheder. På samme tid, kvanteteknologier er allerede i brug på en række områder, såsom ultrasikre kommunikationslinjer.

Et af hovedproblemerne er ustabiliteten af ​​qubits og ekstremt lave temperaturforhold, der kræves for deres drift. I dag, de mest populære typer qubits er dem på superledende materialer eller på enkeltatomer. Både den første og den anden findes kun ved ekstremt lave temperaturer, kræver enorme omkostninger til konstant systemkøling. Halvledermaterialer kan blive en lovende analog. For eksempel, det vides, at der kan skabes en qubit på en punktdefekt i et diamantgitter. Defekten opstår på grund af substitution af et carbonatom (C) med et nitrogenatom (N), med en defekt, ledig stilling (V) i nærheden. Det var allerede bevist, at en sådan qubit med succes ville fungere ved stuetemperatur.

Forskere fra National University of Science and Technology MISIS (Rusland) og Linköping University (Sverige) fandt sammen med kolleger fra Ungarn og USA en måde at fremstille stabile halvlederqubits ved hjælp af et andet materiale, siliciumcarbid (SiC). Dette er meget enklere og mere omkostningseffektivt i sammenligning med diamant. SiC blev allerede betragtet som et lovende materiale til at skabe qubits, men nogle gange, sådanne qubits nedbrydes straks ved stuetemperatur. Derfor, forskere havde til formål at finde ud af den strukturelle ændring, der ville sikre en stabil drift af qubits.

"For at oprette en qubit, en punktdefekt i et krystalgitter bliver spændt ved hjælp af laser, og når en foton udsendes, denne defekt begynder at lyse. Det blev tidligere bevist, at seks toppe observeres i luminescensen af ​​SiC, navngivet fra PL1 til PL6, henholdsvis. Vi fandt ud af, at dette skyldes en specifik defekt, hvor et enkelt 'forskudt' atomlag, kaldet en stablingsfejl, vises nær to ledige stillinger i gitteret, "siger professor Igor Abrikosov ved Linköpings universitet.

Nu hvor det er kendt, hvilken strukturel egenskab der får SiC qubits til at fungere ved stuetemperatur, denne funktion kan oprettes kunstigt, for eksempel, ved hjælp af kemisk dampaflejring. Denne udvikling åbner nye muligheder for at skabe en kvantecomputer, der er i stand til at fungere ved stuetemperatur. I øvrigt, ifølge forskere, resultaterne kan allerede bruges til at oprette magnetometre med høj nøjagtighed, biosensorer og nye kvante -internetteknologier.