ساخت نخستين گيت كوانتومي سيليكوني

به گزارش گروه علمي ايرنا از ستاد ويژه توسعه فناوري نانو ، محققان استراليايي با همكاري همتايان خود در ژاپن موفق به ساخت اولين ابزار منطقي كوانتومي شدند.اين گيت كوانتومي كه به CNOT معروف است و محققان اين پروژه قصد دارند تا اين محصول را به توليد انبوه برسانند و در نهايت اقدام به توليد تراشه‌هاي كامپيوتري كوانتومي كنند.
كامپيوترهاي كوانتومي از قوانين عجيب مكانيك كوانتومي بهره مي‌برند كه اين كار موجب افزايش سرعت محاسبات آنها مي‌شود. بزرگترين چالش در اين مسير ممانعت از زوال بيت‌هاي كوانتومي است كه حاوي اطلاعات هستند. يك راهبرد، استفاده از اسپين الكترون‌ها است كه به عنوان كيوبيت شناخته مي‌شود.
كيوبيت‌هاي اسپيني از مواد نيمه‌هادي موسوم به نقاط كوانتومي ساخته مي‌شوند و ادوات كوانتومي جفت شدن اين كيوبيت‌ها بوجود مي‌آيند.حالت‌هاي اسپيني در اين ادوات به سرعت دچار زوال مي‌شوند كه دليل اين امر برهمكنش ميان اسپين‌هاي هسته در نقاط كوانتومي است. اگر نقاط كوانتوم از جنس سيليكون ساخته شود اين مشكل به حداقل مي‌رسد كه دليل اين امر وجود اسپين هسته صفر در سيليكون 28 است.
CNOT جديدي كه محققان دانشگاه نيوثوث‌ولز با همكاري پژوهشگران دانشگاه كيو ساختند از جفت شدن كيوبيت‌هاي اسپين سيليكوني ايجاد شده است. دو نقطه كوانتومي با قرار گرفتن آرايه‌اي از الكترودهاي روي قطعه از سيليكون 28 ايجاد شده است. با اعمال ولتاژ به اين الكترودها، دو الكترود درون سيليكون به دام مي‌افتند، اين الكترون‌ها در فاصله 100 نانومتري از هم قرار دارند. با ايجاد پالس ماكرويو در يكي از اين الكترودها، آنتني ايجاد مي‌شود كه اين پديده موسوم به رزونانس اسپين الكترون است. حالت‌هاي كيوبيت اسپيني با استفاده از الكترودها به صورت انفرادي قابل تعيين است. ميدان الكتريكي اعمال شده به الكترود تعيين مي‌كند كه اسپين چه پاسخي به سيگنال ماكرويو دهد. نوع جهت گيري كيوبيت با استفاده از رزونانس اسپين الكترون قابل خواندن است.
اين گروه هنوز نتوانستند نشان دهند كه كيوبيت‌ها در طول فرآيند پردازش گيرافتاده‌اند كه اين ممكن است موجب بروز خطا در كار شود. اين تيم در حال حل اين مشكل است.نتايج اين پژوهش در نشريه Nature منتشر شده است.
علمي **1354**1440