`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Электрическое поле управляет спином ядра

+11
голос

Исследователям из Франции и Германии впервые удалось записать квантовую информацию на спине одиночного ядра в молекулярном транзисторе с использованием только электрического поля. Достижение будет иметь большое значение для изготовления реальных квантовых компьютеров в будущем.

В то время как классические компьютеры хранят и обрабатывают информацию в форме битов, которые могут иметь одно из двух логических состояний «0» или «1», квантовые компьютеры будут использовать принцип суперпозиции, заключающийся, в частности, в том, что квантовый объект (например, электрон или атомное ядро) может быть в двух состояниях одновременно - «спин вверх» и «спин вниз» (по крайней мере, для спина 1/2). Два спиновых состояния представляют собой логическую «1» или «0», так что N таких частиц, или кубитов, могут быть объединены, или «зацеплены», для представления 2N значений одновременно. Это привело бы к параллельной обработке информации в масштабах, недостижимых обычными компьютерами.

На практике трудно построить даже простейший квантовый компьютер, потому что хрупкий характер этих квантовых состояний означает, что они легко разрушаются, и их трудно контролировать. Для функционирования кубит должен быть хорошо изолирован от окружающей среды, чтобы сохранить свои квантовые свойства и предотвратить «декогеренцию», и в то же время быть достаточно устойчивым, чтобы его состояние можно было считывать и обрабатывать. Собственный магнитный момент атомного ядра, или ядерный спин, является хорошим кандидатом для кубита, так как он удовлетворяет всем этим критериям.

Магнитный момент ядерного спина в 10 миллиардов раз меньше, чем намагниченность одного бита современных жестких дисков, объяснил руководитель группы Вольфганг Вернсдорфер (Wolfgang Wernsdorfer) из Института Нееля в Гренобле. Для обнаружения такого незначительного сигнала ученые разработали очень чувствительный датчик магнитного поля - одномолекулярный магнитный спиновый транзистор.

«Сердцем этого устройства из тербия является «двухэтажный» одномолекулярный магнит, который и усиливает, и определяет ядерный спин тербия. Для усиления сигнала от ядерного спина мы используем так называемое сверхтонкое взаимодействие между спинами ядра и электрона, - сказал Вернсдорфер. – С помощью определения влияния ядерного спина на состояние спина электрона, мы можем усилить сигнал более чем в 1000 раз».

Исследователи считывали ядерный спиновый магнитный момент тербия с помощью туннельного тока через молекулу, поскольку электронный спин тербия сильно взаимодействует с туннельным током посредством обменного взаимодействия.

Команда, которая включает ученых из Университета Гренобля, Institut Universitaire de France в Париже, Института нанотехнологий при Технологическом институте Карлсруэ и Института физики и химии материалов в Страсбурге, говорит, что она может манипулировать ядерным спином тербия, используя только переменное электрическое поле. «То, что мы вообще в состоянии это сделать, замечательно само по себе, так как магнитный момент ядерного спина по самой своей природе нечувствителен к внешним электрическим полям», - сказал член команды Стефан Тиле (Stefan Thiele) из Гренобля.

Эксперименты работают благодаря эффекту Штарка, объясняет он. Приложенное электрическое поле воздействует на электронные волновые функции тербия. Это, в свою очередь, изменяет сверхтонкое взаимодействие, что проявляется как изменения эффективного магнитного поля ядер. «Переменное электрическое поле, таким образом, трансформируется в переменное эффективное магнитное поле, и если частота этих колебаний резонирует с дискретными состояниями спина ядра, мы можем управлять состоянием ядерных спинов», - пояснил Стефан Тиле.

И это еще не все: так как сверхтонкий эффект Штарка также существует и в других ядерных спиновых кубитах, к примеру, для примесей висмута или фосфора в кремнии, исследователи считают, что результат можно применить к этим системам тоже. «Наша техника может, таким образом, быть очень общим способом управления устройствами на базе ядерного спина с помощью электрического поля», - сказал Тиле.

Команда говорит, что она хотела бы сейчас зацепить два различных одноядерных спина с помощью макромолекулы, содержащей несколько одномолекулярных магнитов из тербия. «Успешный результат будет доказательством того, что масштабирование ядерных спиновых кубитов снизу вверх действительно возможно», - добавил Тиле.

Электрическое поле управляет спином ядра

Одномолекулярный транзистор на ядерном спине

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT