Kvanteløb accelererer udviklingen af ​​siliciumkvantechip

Et team af TU Delft-forskere ledet af professor Vandersypen søger at skabe bedre og mere pålidelige kvanteprocessorer. I et hals-og-hals-løb med konkurrenter, de viste, at kvanteinformation fra et elektronspin kan transporteres til en foton i en siliciumkvantechip. Dette er vigtigt for at forbinde kvantebits på tværs af chippen og for at skalere op til et stort antal qubits. Deres arbejde blev offentliggjort i dag i Videnskab .

Fremtidens kvantecomputere vil være i stand til at udføre beregninger langt ud over kapaciteten af ​​nutidens computere. Kvantesuperpositioner og sammenfiltring af kvantebits (qubits) gør det muligt at udføre parallelle beregninger.

Kvantechips er lavet af silicium. "Dette er et materiale, som vi er meget fortrolige med, " forklarer professor Lieven Vandersypen fra QuTech og Kavli Institute of Nanoscience Delft, "Silicon er meget udbredt i transistorer og kan derfor findes i alle elektroniske enheder." Men silicium er også et meget lovende materiale til kvanteteknologi. Ph.D. kandidat Guoji Zheng siger, "Vi kan bruge elektriske felter til at fange enkelte elektroner i silicium til brug som kvantebits (qubits). Dette er et attraktivt materiale, da det sikrer, at informationen i qubitten kan lagres i lang tid."

At lave nyttige beregninger kræver et stort antal qubits, og det er denne opskalering til et stort antal, der giver en udfordring på verdensplan. "At bruge mange qubits på samme tid, de skal være forbundet med hinanden; der skal være god kommunikation", forklarer forsker Nodar Samkharadze. På nuværende tidspunkt kan de elektroner, der fanges som qubits i silicium, kun komme i direkte kontakt med deres umiddelbare naboer. Nodar:"Det gør det vanskeligt at skalere op til et stort antal qubits."

Andre kvantesystemer bruger fotoner til interaktioner på lang afstand. Årevis, dette var også et vigtigt mål for silicium. Først i de senere år har videnskabsmænd gjort fremskridt, her. Delft-forskerne har nu vist, at et enkelt elektronspin og en enkelt foton kan kobles på en siliciumchip. Denne kobling gør det i princippet muligt at overføre kvanteinformation mellem et spin og en foton. Guoji Zheng siger, "Dette er vigtigt at forbinde fjerne kvantebits på en siliciumchip, derved baner vejen for opskalering af kvantebits på siliciumchips."

I en separat undersøgelse offentliggjort i samme nummer af Videnskab i dag, andre forskere fra Kavli-instituttet for nanovidenskab ved TU Delft beskriver også en måde at overføre spin-information til fotoner på.