Overset element kunne være en del af drømmeteamet til kvantecomputere

Et team af forskere baseret på London Center for Nanotechnology og National High Magnetic Field Lab (NHMFL) i Florida har opdaget en ny og mere effektiv måde at kode kvanteinformation i silicium på.

På trods af at den er kompatibel med siliciumchipsene rundt omkring os, det kemiske grundstof bismuth er til dato blevet overset til fordel for fosforatomer i kapløbet mod kvanteteknologier. Dette skyldes, at nutidens mikroelektronik bruger fosfor opløst i silicium.

Imidlertid, forskerne har nu fundet ud af, at bismuthatomer klarer sig bedre end fosforatomer. Bismuth er det tungeste stabile atom og har et tilsvarende stort nukleart 'spin'. Dens kvantespin er som en lille kompasnål, der kan eksistere i en af ​​ti tilstande svarende til forskellige hældninger (se billedet nedenfor) i stedet for de to retninger, der er tilgængelige for en fosforkerne. Dette gør det muligt for bismuthkerner at lagre meget mere kvanteinformation end fosforkerner.

Forskningen, som er beskrevet i journalen Naturmaterialer og i en kommende artikel i Fysiske anmeldelsesbreve , afslører bismuthatomernes potentiale til at bygge en kvantecomputer.

Observationerne fører til forslaget om et 'drømmehold', der bruger både vismut- og fosforatomer i silicium. Da de er forskellige, de kan manipuleres uafhængigt. Bismuth ville lagre kvanteinformation, mens fosfor styrer informationsstrømmen.

Hovedforfatter Dr. Gavin Morley fra London Centre for Nanotechnology sagde:"De eksperimentelle forhindringer, vi har overvundet i vores forskning, omfatter brug af bismuth i silicium til fremstillingen, kontrol og lagring af kvanteinformation. I dette tilfælde er større bedre, fordi den større kerne af vismut giver mere plads til lagring af kvanteinformation."

Medforfatter Marshall Stoneham sagde:"Hvis en kvantecomputer kunne bygges, det kunne løse nogle problemer, der længe har været betragtet som umulige. At have én type atom til lagring af kvanteinformation i silicium, og en anden type til at kontrollere det er som at bringe en anden person ind i en enmandssamtale:meget mere interessant!"