Επετεύχθη ζεύξη qubits σε απόσταση μέσω ενός υπεραγώγιμου κυκλώματος μικροκυμάτων

Καλλιτεχνική απεικόνιση μέρους του συστήματος από τους ερευνητές Πηγή: Karl Petersson

Οι κβαντικοί υπολογιστές θεωρούνται ακόμη ένα μάλλον μακρινό όνειρο, το όνειρο αυτό φαίνεται όμως να έρχεται ένα βήμα πιο κοντά με το επίτευγμα μιας ομάδας αμερικανών επιστημόνων. Οι ερευνητές κατόρθωσαν να δημιουργήσουν ζεύξη ανάμεσα σε κβαντικά μπιτ (qubit) που βρίσκονται σε απόσταση μεταξύ τους, ανοίγοντας τον δρόμο για την υλοποίηση κυκλωμάτων κβαντικών υπολογιστών σε μεγαλύτερη κλίμακα.

Οι ειδικοί από το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον και το Joint Quantum Institute του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ πέτυχαν να ενώσουν τα δυο «μακρινά» spin qubit χρησιμοποιώντας ως όχημα ένα... «κβαντικό λεωφορείο» ή quantum bus – ένα υπεραγώγιμο κύκλωμα μικροκυμάτων σε ορισμένη συχνότητα ώστε να εισέρχονται σε κβαντική σύμπλεξη.

Η απόδειξη της θεωρίας

Hybrid quantum dot-superconducting resonator device. (a) Circuit schematic and micrograph of the hybrid device design. Scanning electron micrograph (b) and cross-sectional schematic view (c) of the nanowire double quantum dot (DQD). The left and right barrier gates (BL and BR), left and right plunger gates (L and R), and middle gate (M) are biased to create a double-well potential within the nanowire. The drain contact of the nanowire, D, is grounded, and the source contact, S, is connected to an antinode of the resonator, oscillating at a voltage V_Cavity. (Credit Petersson et. al.)

Τα σπιν ηλεκτρονίου παγιδευμένα σε κβαντικές τελείες έχουν προταθεί στο παρελθόν ως βασικά δομικά στοιχεία για την κατασκευή κβαντικών υπολογιστών. Εξ αιτίας της ασθενούς μαγνητικής ροπής των ηλεκτρονίων ήταν όμως εξαιρετικά δύσκολο να συζευχθούν spin qubits που βρίσκονταν σε μεγάλη απόσταση μεταξύ τους, γεγονός το οποίο καθιστούσε ουσιαστικά αδύνατη τη «λειτουργική» χρήση τους για την κατασκευή κβαντικών υπολογιστών.

Βασιζόμενοι σε προηγούμενες έρευνες οι οποίες είχαν δώσει ενδείξεις ότι η χρήση υπεραγώγιμων κυκλωμάτων μικροκυμάτων επιτρέπει την αλληλεπίδραση μακρινών μεταξύ τους spin qubits, ο Τζέισον Πέτα του Πανεπιστημίου του Πρίνστον και οι συνεργάτες του έδειξαν ότι αυτό είναι εφικτό χρησιμοποιώντας νανονήματα ημιαγωγών ώστε να ενισχύσουν τη ζεύξη των qubits με το υπεραγώγιμο κύκλωμα μικροκυμάτων.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Nature».

Πηγή: Βήμα
 http://www.nature.com/nature/journal/v490/n7420/full/nature11559.html
 http://jqi.umd.edu/news/357-bus-service-for-qubits.html
 http://www.eurekalert.org/pub_releases/2012-10/jqi-bsf101212.php