• 硅提供了控制量子位以实现更快算法的方法
    发布日期:2019-08-09 14:22   来源:未知   阅读:

  由于硅中增强的自旋轨道相互作用,量子比特现在更容易操作量子计算中的器件。

  硅量子计算机芯片具有容纳数百万量子比特或量子比特的潜力,可以比现在的计算机更快地进行信息处理。这转化为高速数据库搜索,更好的网络安全以及材料和化学过程的高效模拟。

  现在,普渡大学,荷兰代尔夫特理工大学和威斯康星大学麦迪逊分校的研究小组发现硅具有独特的自旋轨道相互作用,可以使用电场操纵量子比特,而无需任何人工制剂。

  “在电子自旋中编码的Qubits在硅中特别长寿,但它们难以通过电场控制。自旋轨道相互作用是量子比特设计的一个重要因素,据认为这种材料很小,传统上“普渡大学电子与计算机工程学院研究助理教授Rajib Rahman说。

  自旋轨道相互作用的强度,即电子自旋与其运动的相互作用,是量子比特质量的重要因素。研究人员在硅表面发现了比平常更为突出的自旋 - 轨道相互作用,其中量子位以所谓的量子点的形式存在 - 电子被限制在三维空间中。Rahman的实验室发现,这种自旋 - 轨道相互作用本质上是各向异性的 - 意味着它依赖于外部磁场的角度 - 并且受到表面原子细节的强烈影响。

  “这种各向异性可以用来增强或最小化自旋轨道相互作用的强度,”这项工作的第一作者,普渡大学电气和计算机工程研究助理Rifat Ferdous说。然后,自旋轨道相互作用影响量子比特。

  “如果有一个强大的自旋 - 轨道相互作用,量子比特的寿命就会缩短,但你可以更容易地操纵它。相反的是自旋轨道相互作用很弱:量子比特的寿命更长,但操作更难,”拉赫曼说。 。

  研究人员于6月5日在Nature Partner Journals - Quantum Information上发表了他们的发现。威斯康星 - 麦迪逊团队制造了硅器件,代尔夫特团队进行了实验,普渡团队领导了实验观察的理论研究。这项工作得到了陆军研究办公室,美国能源部,国家科学基金会和欧洲研究理事会的支持。

  Rahman实验室即将开展的工作将集中在利用自旋轨道相互作用的各向异性特性,进一步增强量子比特的相干性和控制性,从而扩大量子计算机芯片的规模。

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