Nejlepší pozice pro lokty atomů křemíku pro škálování kvantových procesorů založených na atomech

Obrázek atomové stupnice dvou interagujících dárců v křemíku. Půjčka: CQC2T

Australští vědci našli „sladké místo“ pro umístění křemíkových loket v měřítku atomna základě kvantových procesorů.

Výzkumní pracovníci Centra pro kvantovou výpočetní techniku ​​և Excellence komunikační technologie (CQC)2:T) Práce se Silicon Quantum Computing (SQC) našla „sladké místo“ pro nasazení křemíkových loket pro zvýšení kvantových procesorů založených na atomech.

Vytváření kvantových bitů nebo qubitů přesným umístěním atomů fosforu do křemíku. Metoda iniciovaná CQC.2:Prof. ředitel Michelle Simmons – Jedná se o přední přístup k vývoji křemíkové kvantové výpočetní techniky.

V dnes zveřejněné týmové studii Příroda komunikace, umístění přesnosti se ukázalo jako možné pro vývoj nebo kombinaci silných interakcí mezi loketami.

„Našli jsme optimální polohu pro vytvoření reprodukovatelné, silné a rychlé interakce mezi loketami,“ řekl profesor Sven Rogge, který studii vedl.

„Tyto silné interakce potřebujeme, abychom vyvinuli multikubický procesor, nakonec užitečný kvantový počítač.“

Dvě brány qubit, ústřední budova kvantového počítače, používají k provádění kvantových operací interakce mezi dvojicemi qubitů. Předchozí studie loket atomů křemíku naznačují, že interakce mezi loketami pro určité polohy křemíkového krystalu obsahují oscilační složku, která může zpomalit hradlové funkce a ztěžovat jejich ovládání.

„Již téměř dvě desetiletí se předpovídá, že potenciálně volatilní povaha interakcí bude výzvou pro velké měřítko,“ říká Prof. Rog.

„Nyní prostřednictvím nových měření interakcí qubitů máme hlubší pochopení podstaty těchto výkyvů; nabízíme přesnou strategii umisťování, abychom zlepšili interakci mezi qubits. To je výsledek, o kterém si mnozí mysleli, že je nemožný. ““

Nalezení „sladkého místa“ v krystalických poměrech

Vědci tvrdí, že nyní zjistili, že přesné místo, kde umístíte loket, může vytvářet silné a stabilní interakce. Toto zásadní vnímání má významný dopad na konstrukci velkých procesorů.

„Křemík je anizotropní krystal, což znamená, že směr umístění atomů může mít významný vliv na jejich interakce,“ uvedl vedoucí výzkumný pracovník Dr. Benoit Vouzin.

„I když jsme o této anizotropii již věděli, nikdo podrobně nepromluvil, jak byla ve skutečnosti použita ke zmírnění síly oscilačních interakcí.“

„Zjistili jsme, že v určité rovině křemíkového krystalu existuje speciální úhel nebo sladká skvrna, kde je interakce loket odolnější. Je možné, že tohoto sladkého místa lze dosáhnout pomocí stávající litografické techniky skenovacího tunelového mikroskopu (STM) vyvinuté v UNSW. “

„Koneckonců, problém i řešení pocházejí přímo z krystalové symetrie, takže je to dobrý tah.“

Pomocí STM je tým schopen zmapovat vlnovou funkci atomů ve 2D obrazech a určit jejich přesnou prostorovou polohu v křemíkovém krystalu. Poprvé představeno v roce 2014: Přírodní materiály a pokročila v roce 2016 Přírodní nanotechnologie papír:

V nedávné studii tým použil stejnou techniku ​​STM k zobrazení podrobností o atomové škále interakcí mezi vázanými atomovými lokty.

„Pomocí naší techniky kvantové statistiky jsme poprvé mohli pozorovat anizotropii vlnové funkce, účinek přímé interference v rovině. To byl výchozí bod pro pochopení toho, jak se tento problém odehrává, “říká Dr. Voisin.

„Uvědomili jsme si, že nejprve musíme zjistit dopad každé z těchto dvou složek samostatně, než se podíváme na úplný obrázek řešení. Můžeme tedy najít toto sladké místo, které je snadno kompatibilní s přesností atomového umístění. nabízené s naší technikou litografie STM. “

Budování křemíkového kvantového počítačového atomu po atomu

Vědci UNSW v CQC2:T vede svět v závodech na výrobu křemíkových kvantových počítačů. Výzkumníci CQC2:T a její přidružená marketingová společnost SQC jsou jediným týmem na světě, který je schopen vidět přesnou pozici svých loket na pevné pozici.

V roce 2019 dosáhla skupina Simmons významného milníku v jejich přesné instalační metodě. Tým nejprve postavil nejrychlejší dvoukbitovou bránu v křemíku umístěním dvou atomových loket vedle sebe a poté sledoval a měřil jejich rotující stavy v reálném čase. Studie byla zveřejněna Příroda:,

Nyní, s nejnovějším vývojem od Roggeova týmu, vědci CQC2:T a SQC jsou umístěny tak, aby tyto interakce používaly v procesorových systémech ve větším měřítku.

„Schopnost pozorovat a přesně umisťovat atomy v křemíkových čipech nadále poskytuje konkurenční výhodu pro výrobu kvantových počítačů v křemíku,“ řekl. Simmons.

Tým Simmons, Rogge և Rahman spolupracuje se SQC na vybudování prvního užitečného komerčního kvantového počítače v křemíku. Nachází se u CQC2:Cílem SQC na UNSW University v Sydney je vytvořit nejkvalitnější a nejstabilnější kvantový procesor.

Odkazy:

„Údolní intervence և výměna spinů v atomovém měřítku křemíku“ B. Vojsini, B. Bokkeli, A. Tankasala, M. Educational, Sal. Salfi, R. Rahmani, M. Simmons, LCL Hollenberg և S. Rogi, 30. listopadu 2020 Příroda komunikace,
DOI: 10.1038 / s41467-020-19835-1:

Autor: J. Salfi, JA Mol, R. Rahman, G. Klimeck, MY Simmons, LCL Hollenberg a S. Rogge, Kvantitativní intervence prostorově rozpustného dárce v Silicon Valley, 6. dubna 2014. Přírodní materiály,
DOI: 10.1038 / nmat3941:

„Ultrasound Metrics in Silicon with Precision Grid Accuracy“ od M. Usmana, J. Bocquela, J. Salfiho, B. Voisina, A. Tankasaly, R. Rahmana, MY Simmonsa, S. Roggeho a LCL Hollenberga, 6. června 2016. ,., Přírodní nanotechnologie,
DOI: 10.1038 / nano.2016.83

Y. He, SK Gorman, D. Keith, L. Kranz, JG Keizer a MY Simmons, „Dvě kubitské brány mezi elektrony dárce křemíkového fosforu“, 2019. 17. července Příroda:,
DOI: 10.1038 / s41586-019-1381-2:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kampaň NASA SnowEx kopání hluboko v roce 2021

Měření sněhu se může zdát jednoduché, ale každé prostředí představuje pro přístroje jedinečné výzvy. Například sněžení v lesích se zachytává na větvích nebo...

Agresivní tržní model vývoje energie z jaderné syntézy

Koncept ARC Fusion Pilot Plant byl vyvinut na MIT, aby demonstroval potenciál vysokoteplotních supravodivých magnetů pro nastavení hodnoty rychlosti fúzní energie և. Půjčka:...

Sekvence 64 úplných lidských genomů k zachycení lepší genetické rozmanitosti

Struktura genomu. Zápočet: NIH Sekvence 64 lidských genomů poslouží jako nový odkaz na genetické modifikace a predispozici k lidským chorobám Vědci z University of Maryland...

LSD může nabídnout udržitelnou léčbu úzkosti a jiných duševních poruch

McGill studoval krok v porozumění mechanismu vlivu psychedelik na mozek a potenciálu pro terapeutické použití. Vědci z McGill University poprvé objevili jeden z možných mechanismů,...

Nenechte si ujít příští úplněk – sníh, bouře a hladový měsíc

Uznání: NASA / Bill Dunford Příští úplněk je měsíc se sněhem, bouří a hladem; měsíc během svátků svátku Puim; festival čínských luceren; Magha Purnima a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.