Fizycy obliczyli czas stanu superpozycji qubity grafenu

Możliwość praktycznego wykorzystania komputerów kwantowych stał jeden krok bliżej dzięki grafenu. Eksperci z Massachusetts Institute of Technology i ich kolegów z innych instytucji badawczych byli w stanie obliczyć czas superpozycji, w którym qubity może zostać skonstruowana na bazie grafenu. Na podstawie wyników badań wyrobu donosi Nature Nanotechnology.

Fizycy obliczyli czas stanu superpozycji qubity grafenu

Pomysł superpozycji kwantowej jest dobrze zilustrowany przez słynnego eksperymentu myślowego, nazwany „Kot Schrödingera”. Wyobrazić sobie pudełko, które umieszczono w żywym cat atomu emitującego promieniowanie z pewnym prawdopodobieństwem i urządzenie wytwarza śmiertelną gazu podczas wykrywania promieniowania. Zamknij okno na pół godziny. Pytanie: Cat in a Box jest żywy czy martwy? Jeśli prawdopodobieństwo, że gaz jest odprowadzany raz na godzinę, to szanse, że pudełko kot jest żywy lub martwy są 50 do 50. Innymi słowy, nie jest kot w superpozycji jest zarówno „pół martwy” i „pół-live”. Aby potwierdzić bieżący stan konieczne jest, aby otworzyć okno i zobaczyć, ale w tym samym czasie, niszczymy stan superpozycji.

komputery kwantowe używają tego samego zasadę superpozycji. Konwencjonalne komputery przechowywania i przetwarzania informacji w bitach, pracujący w informacji binarnego układu pomiarowego - dane nabyć Państwo „zera” lub „jedynki”, który odnosi się do komputera w postaci różnych poleceń. W wykorzystywane są komputery kwantowe, nie ma półżywe i pół-martwe koty i qubity - podstawowa jednostka informacji, które mogą jednocześnie nabyć stanie „zera” i „jedynki”. Funkcja ta pozwala na znacznie przekraczają możliwości obliczeniowych tradycyjnych komputerów. W tym przypadku, tym dłużej qubity może pozostać w tym stanie (znany również jako czas koherencji), tym bardziej produktywny będzie komputer kwantowy. Naukowcy nie są znane do czasu koherencji z qubitach podstawie grafenu, więc w nowym badaniu, postanowili go obliczyć, a jednocześnie upewnić się, czy te qubity mogą znajdować się w superpozycji. Jak się okazuje, może. Szacuje się, że podczas nakładania qubitach Grafen wynosi 55 nanosekund. Potem wracają do swoich „normalny” stan „zero”.

„W badaniu tym przeprowadziliśmy motywacji możliwość wykorzystania właściwości grafenu poprawić wydajność qubitach nadprzewodzących. Po raz pierwszy wykazano, że grafen składa się z qubitu nadprzewodzącego może tymczasowo przyjąć stan koherencji kwantowej, która jest kluczem do budowania bardziej złożonych układów kwantowych. Stworzyliśmy urządzenie, które pozwoliło po raz pierwszy zmierzyć czas spójności qubitu grafenu (qubit dane pierwotne) i dowiedzieć się, co razem z superpozycji qubitach ma wystarczającą długość, dzięki czemu osoba zarządzać tego warunku „- skomentował pracę główny autor Joel i Yang Wang.

Wydaje się, że czas spójność 55 nanosekund dla qubitu - nie jest tak dużo. I nie może się nie udać. To rzeczywiście trochę, zwłaszcza biorąc pod uwagę, że qubity, które są oparte na innych materiałach wykazały razy spójności setki razy większe niż tej figurze, sugerując pośrednio, że mają większą pojemność dla komputerów kwantowych. Jednak grafenu qubity mieć przewagę nad innymi rodzajami qubitach, zauważają naukowcy. Na przykład, grafen ma bardzo dziwny, ale przydatnych funkcji - jest w stanie nabyć własności nadprzewodnictwa „kopiując” je na przylegających materiałów nadprzewodzących. Naukowcy z MIT badali tę właściwość przez umieszczenie cienkiej warstwy grafenu pomiędzy dwiema warstwami z azotku boru. Lokalizacja grafenu między tymi dwiema warstwami materiału nadprzewodzącego wykazały, że qubity grafenu może przełączać się pomiędzy stanami pod wpływem energii i bez pola magnetycznego, jak to qubity z innych materiałów.

Zaletą tego systemu jest to, że qubit w tym przypadku zaczyna działać bardziej konwencjonalny tranzystora otwierania możliwość połączenia większej liczby qubitach na pojedynczym układzie scalonym. Jeśli mówimy o qubitach na podstawie innych materiałów, pracują za pomocą pola magnetycznego. W tym przypadku, układ musiałby zintegrować pętli prądowej, co z kolei zajmują więcej miejsca na chipie, a także zakłóca najbliższych qubitach, które mogłyby prowadzić do błędów w obliczeniach. Naukowcy dodać, że zastosowanie grafenu qubity bardziej skutecznie, ponieważ dwie zewnętrzne warstwy azotku boru działający jako powłoką ochronną zabezpieczającą grafenu wadę, przez który może przedostaje się elektronów w łańcuchu. Obie te funkcje można naprawdę pomóc w podejmowaniu praktycznych komputery kwantowe. Mały czas spójność qubitach grafenu naukowcy nie są przerażające. Naukowcy zwracają uwagę, że mogą rozwiązać ten problem poprzez zmianę struktury qubitu grafenu. Ponadto eksperci będą rozumieć bardziej szczegółowo, jak poruszać się po tych qubity elektronów.

Omów podejście kwantowej ery komputerowej można w naszym telegramu-chat.