【碳化矽用於量子計算的承諾】

明道

【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。

關於作者

百麗Dumé的特約編輯nanotechweb.org

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2011/nov/04/silicon-carbide-shows-promise-for-quantum-computing