【碳化矽用於量子計算的承諾】
碳化矽量子比特可以找到在量子計算機的使用
碳化矽,已經廣泛應用於高功率電子的材料,也可用於量子信息處理。
所以說,美國研究人員在研究了點缺陷的材料。
這些缺陷,在鑽石的發現類似,包含了可以控制的電子自旋態連貫和操縱利用光量子位(量子比特)。
量子計算機利用量子粒子是在一個“疊加”同時在兩個或兩個以上國家的能力。
通過基於這樣的顆粒到量子比特的信息進行編碼,量子計算機可以,在原則上,超越傳統計算機的某些任務。
例如,一台量子計算機應該是不錯的代碼解密,涉及量子比特的數量,因為它的處理速度成倍增加。
然而,在實踐中,物理學家一直在努力,即使是最簡單的量子計算機,因為這些量子態的脆弱性意味著,他們很容易被摧毀,難以控制。
最近,基於鑽石的量子創造了極大的興趣,因為他們的“退相干”(的時間,他們可以保留他們的邏輯狀態)執行邏輯操作所花費的時間遠遠長於 - 即使在室溫下。
更重要的是,它們可以是讀出的利用光,這意味著他們可能被集成到光子量子信息處理系統。
然而,這些量子比特仍然是一個挑戰 - 無論是在成本和縮放技術,使多量子比特的集成電路。
現在,一個新的文件中,類似的量子比特可以在碳化矽自然,大衛奧沙隆和他的同事在加州大學聖巴巴拉分校的顯示。
這種材料已經廣泛應用於電子行業,因此,應該更容易擴展,甚至超過了鑽石。
雙空位
研究人員在一個特定的碳化矽晶體結構稱為4H-SiC的含有天然的缺陷稱為“雙空位”。
這些分別對應於缺少一個晶體中的碳原子旁邊缺少的矽原子。他們都非常喜歡鑽石為“氮空缺中心”的,這已經被用來作為量子比特中的缺陷。
這兩種類型的缺陷形成的多電子系統具有淨角動量(或旋轉),可以或者平行對齊(“1”)或反平行(“0”)施加的磁場,並且可以這樣被利用作為一個量子比特。
一些碳化矽缺陷與光相互作用,並在室溫下有很長的退相干時間 - 就像那些在鑽石。
以前的實驗一樣,金剛石氮空位的中心,奧沙隆和同事測量4H-SiC的光致發光的雙空位的自旋。
這涉及激光光線照射到樣品上,並收集其後由它發出的熒光光。
而且,作為用於金剛石氮空位,的熒光矽碳化物雙空位取決於在它們的自旋態,從而使得有可能以這種方式讀出的狀態的量子比特。
量子寫作
然後施加振盪磁場在微波頻率的樣品中,研究人員通過能夠執行電子自旋共振。
在這裡,旋轉的雙空位之間擺動它的兩個量子比特的狀態,可以用於“寫”量子信息的樣本。
同樣,該技術已經被嘗試和金剛石中進行測試。
雖然這些測量表明,碳化矽能找到一個角色在量子計算,安德魯Dzurak新南威爾士大學的一個值得注意的聲音在相關文章中自然。
雖然碳化矽量子比特的量子計算,這項新技術保持一些挑戰。
提供了誘人的前景,首先,一個大合奏量子比特的量子比特操作上進行報導,因此下一步將是證明控制和測量一個量子比特。
更顯著,技術必須發展到“工程師”成千上萬的獨立尋址的雙空位量子比特,而不是僅僅確定意外地位於缺陷。
工程將需要配置對相鄰量子比特可靠,使控制的兩個量子比特操作-量子計算的另一個重要條件,他寫道。
但是,如果能夠滿足這些挑戰,碳化矽大規模量子計算成為一個“嚴肅的候選人,Dzurak說。
這項研究是描述自然 479 84。
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