На шляху до квантовим інтегральним схемами

Понад 50 років тому кремнієві інтегральні схеми революціонізували обчислювальну техніку. Не виключено, що саме кремній послужить основою і для квантових комп’ютерів, здатних вирішувати завдання, недоступні для їх класичних попередників (такі як, наприклад, факторизація великих цілих чисел і моделювання складних квантових систем). В роботі [1] продемонстрована можливість управління станом електронного спінового кубіта в кремнії. Носієм спина служив електрон, локалізований у донорного атома фосфору, імплантованого в кремнієву підкладку. Для ініціалізації та вимірювання використовувався одноелектронний транзистор, а для повороту спина – змінне магнітне поле (див. рис.).

Спиновый кубіт в кремнії – основа майбутніх квантових інтегральних схем?

Час декогерентизации склало t ~ 200 мкс. За такий час вдається виконати близько тисячі однокубитных операцій. Величину t можна довести до ~ 1 з шляхом очищення зразка від ізотопів з ненульовими ядерними спінами, а тривалість однієї операції скоротити за рахунок збільшення амплітуди магнітного поля. Тоді кількість операцій з кубитом за час t досягне ~ 109. Наступним кроком має стати виготовлення двох-, а потім і многокубитных пристроїв, робота яких заснована на обмінному взаємодії між електронами донорів, віддалених на ~ 10 нм один від одного. Слід зауважити, що для нормального функціонування кремнієвих “квантових чіпів”, якщо вони таки будуть створені, потрібні субкельвинные температури. Тому без громіздкої системи охолодження тут не обійтися. Але це поки. А там – хто знає, може, і до квантових ноутбуків доживемо…

1. J. J. Pla et al., Nature 489, 541 (2012).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *