[ad_1]
Ponieważ kubity ładunku elektronowego są naturalnie proste w projektowaniu, wytwarzaniu, kontroli i odczycie, są one atrakcyjnymi kandydatami do obliczeń kwantowych na ciele stałym. Niestety, intensywny szum ładunkowy poważnie ogranicza czas trwania koherencji kubitów ładunku elektronowego zbudowanych na standardowych półprzewodnikach i nadprzewodnikach do rzędu mikrosekund.
Zespół kierowany przez Narodowe Laboratorium Argonne Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) donosi o kubitach ładunku elektronowego, które przekraczają ten limit. Dzięki nowemu rodzajowi kubitów udało im się zwiększyć czas koherencji do zdumiewających 0,1 milisekundy, czyli prawie tysiąc razy szybciej niż poprzedni rekord.
0,1 milisekundy to tyle, co mrugnięcie okiem w prawdziwym życiu. Stanowi jednak wystarczająco długie okno w świecie kwantowym, aby kubit mógł wykonać tysiące operacji. To około tysiąc razy więcej niż początkowe 0,1 mikrosekundy.
Stany ruchowe (ładunkowe) elektronów zawierają informacje kwantowe zakodowane przez kubity zespołu. W rezultacie są one znane jako kubity ładunku.
Dafei Jin, profesor na Uniwersytecie Notre Dame ze wspólną wizytą w Argonne i główny badacz projektu, powiedział, „Wśród różnych istniejących kubitów, kubity ładunku elektronowego są szczególnie atrakcyjne ze względu na ich prostotę w produkcji i działaniu, a także kompatybilność z istniejącą infrastrukturą dla komputerów klasycznych. Ta prostota powinna przełożyć się na niskie koszty budowy i eksploatacji komputerów kwantowych na dużą skalę”.
Pojedynczy elektron uwięziony w próżni na wysoce czystej powierzchni neonu jest qubitem zespołu. Neon jest istotny, ponieważ może wytrzymać zakłócenia środowiskowe. Neon jest jednym z niewielu pierwiastków, które nie wchodzą w reakcje z innymi pierwiastkami. Wydłużony czas koherencji jest z natury gwarantowany przez platformę neonową, która chroni również kubit elektronowy.
Długi czas życia kubitów pozwala naukowcom kontrolować i odczytywać stany pojedynczych kubitów z bardzo wysoką wiernością.
Jin powiedział, „Zamiast 10 do 100 operacji w czasie koherencji konwencjonalnych kubitów ładunku elektronowego, nasze kubity mogą wykonać 10 000 z bardzo wysoką precyzją i szybkością”.
Skalowalność w celu połączenia z wieloma innymi kubitami jest kolejną kluczową cechą kubitów. Wykazując, że dwuelektronowe kubity mogą łączyć się z tym samym obwodem nadprzewodzącym i wymieniać informacje za jego pośrednictwem, zespół osiągnął ważny kamień milowy. Jest to znaczący krok w kierunku splątania dwóch kubitów, które jest niezbędne do obliczeń kwantowych.
Grupa będzie nadal pracować nad splątaniem dwóch lub więcej kubitów i dalszym wydłużeniem czasu koherencji, ponieważ nadal muszą w pełni zoptymalizować swój kubit elektronowy.
Journal Reference:
- Zhou, X., Li, X., Chen, Q. et al. Electron charge qubit with 0.1 millisecond coherence time. Nat. Phys. (2023). DOI: 10.1038/s41567-023-02247-5
– Reklama –
[ad_2]