`

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

Жидкий гелий – кандидат для квантовых вычислений

+11
голос

Ряд особенностей жидкого гелия делает его перспективным для будущих квантовых компьютеров.

Будущее квантовых вычислений - горячая тема не только для экспертов, но и для многих коммерческих и правительственных учреждений. Вместо того чтобы обрабатывать и хранить информацию как биты в транзисторах или памяти, которые ограничивают информацию бинарными «1» или «0», квантовые компьютеры используют квантовые системы, такие как атомы, ионы или электроны, в качестве «кубитов» для обработки и хранения «квантовой информации», которая может быть в бесконечном числе комбинаций «1 и 0». Крупные технологические корпорации, такие как Google, Microsoft, Intel и IBM, вкладывают значительные средства в смежные проекты, которые могут привести к реализации квантового компьютера и технологий. В то же время университеты и исследовательские институты во всем мире изучают новые квантовые системы, которые можно использовать для квантовых вычислений.

Отдел квантовой динамики в Институте науки и технологии Окинавы (OIST) недавно опубликовал новые данные об электронах, плавающих на поверхности жидкого гелия, квантовой системе, которая реально может стать новым кандидатом для квантовых вычислений.

Одной из распространенных проблем в исследованиях по квантовым вычислениям с использованием твердых тел является то, что очень трудно сделать совершенно одинаковые кубиты, потому что внутренние дефекты или примеси в используемых материалах случайным образом влияют на каждую индивидуальную производительность кубита. «Наша мотивация использования жидкой гелиевой системы состоит в том, что она по своей сути чиста и свободна от дефектов, что теоретически позволяет создавать совершенно одинаковые кубиты. Кроме того, мы можем перемещать электроны в этой жидкой гелиевой системе, что сложно или почти невозможно в других квантовых системах», - пояснил проф. Денис Константинов, руководитель отдела квантовой динамики. Поэтому считается, что внедрение этой системы для квантовых вычислений может поднять всю область на следующий уровень.

Использование электронов на поверхности жидкого гелия для квантовых вычислений требует выделения отдельных электронов на поверхности гелия и управления их квантовыми степенями свободы, как кинетическими, так и спиновыми. Это может также потребовать перемещения электронов в разные места, поэтому также важно понять физику взаимодействия между электронами и поверхностью гелия. Ранее было обнаружено, что электроны на гелии могут образовывать двумерный кристалл, и возникают некоторые уникальные явления, когда этот кристалл перемещается вдоль поверхности гелия, из-за взаимодействия между электронами и поверхностными волнами.

Ученые из OIST, однако, первыми узнали, как эти явления зависят от размера электронного кристалла. Чтобы проверить это, д-р Александр Бадрутдинов, д-р Александр Смородин и аспирант Цзюй-Инь Линь (Jui-Yin Lin), построили микроскопическое канальное устройство, содержащее электронную ловушку внутри, чтобы изолировать кристалл с относительно небольшим числом электронов. Этот кристалл затем перемещался по поверхности жидкого гелия путем изменения электростатического потенциала одного из электродов устройства. Это движение обнаруживалось путем измерения зеркальных зарядов, которые индуцируются движущимися электронами, протекающими через другой электрод с использованием коммерчески доступного усилителя тока и фиксирующего детектора. «Это исследование дало нам некоторое представление о физике взаимодействия между электронами и поверхностью гелия, а также расширило наши возможности в области микроинженерии, - заявил д-р Александр Бадрутдинов, бывший сотрудник отдела квантовой динамики и первый автор статьи. - Мы успешно адаптировали технологию для ограничения электронов в микроскопических устройствах в масштабе нескольких микрон. С этой технологией мы изучали движение микроскопических двумерных электронных кристаллов по поверхности жидкого гелия и не видели разницы между движением больших электронных кристаллов в масштабе от миллионов до миллиардов электронов и кристаллов, достигающими нескольких тысяч электронов, когда теоретически различия должны существовать».

Это исследование является первым шагом в OIST в перспективе использования этой системы для квантовых вычислений. По словам д-ра Константинова, «следующим шагом в этом исследовании является выделение еще меньшего электронного кристалла и, в конечном счете, одиночных электронов, и перемещение их в этой системе. В отличие от других систем эта потенциально может быть чистой, масштабируемой системой с мобильными кубитами». Теоретически, такой тип системы мог бы революционизировать область исследований в квантовых вычислениях.

Жидкий гелий – кандидат для квантовых вычислений

Изображения архитектуры электронных ловушек. Вверху: схематическое представление эксперимента. Ток поверхностных электронов, индуцированный переменным напряжением, приложенным к электроду под резервуаром 1, течет между резервуарами 1 и 4, как показано красной стрелкой. В середине: поперечное сечение центрального микроканала вокруг области затвора. Внизу: фотография микроканального устройства на медной ячейке с последующими крупными фотографиями центрального канала и окружающих его резервуаров

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

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