Физика

Для использования в качестве кубитов разработали парные квантовые точки

PTB

Исследователи из Национального института стандартов и технологий США впервые создали «спаренные» квантовые точки — небольшие «островки», которые действуют как взаимодействующие между собой искусственные атомы. Статья о разработке опубликована в журнале Physical Review B.

Ученые со всего мира уже давно пытаются создать квантовые вычислительные системы. В перспективе они могут многократно превзойти современные компьютеры благодаря использованию кубитов вместо битов. Физики предложили множество вариантов частиц на роль кубитов, но ни одна из них пока не удовлетворила всем требованиям, которые к ним предъявляются.

Теперь американские ученые предложили на роль таких кубитов новый вид квантовых точек. Электроны вращаются вокруг центра одной квантовой точки так же, как вокруг атомного ядра. Заряженные частицы могут занимать только определенные допустимые энергетические уровни. На каждом из них электрон может занимать ряд возможных положений, согласно его орбитам. А пара связанных между собой квантовых точек может делиться этим электроном между собой, образуя кубит.

Чтобы создать эту парную систему, ученые использовали наконечник сканирующего туннельного микроскопа. Они расположили наконечник над ультрахолодным листом графена, ненадолго увеличив подачу напряжения на него. Электрическое поле, создаваемое этим импульсом, проникло через графен в расположенный ниже слой нитрида бора, где выбило электроны из атомных примесей. Созданный таким образом поток свободных электронов устремился в графен, и каждый из них оказался «пойман» в энергетические колодцы, образованные сетчатой структурой графена.

Но когда исследователи приложили к системе магнитное поле напряженностью от четырех до восьми тесла (примерно в 400-800 раз больше силы небольшого стержневого магнита), форма и распределение орбит электронов резко изменилось. Теперь они находились не полностью в одном колодце, а в двух концентрических кольцах, расположенных на близком расстоянии друг от друга внутри первоначального колодца. То есть, первоначальное пространство поделилось на две части, разделенные между собой невидимой перегородкой. Самое интересное, что эти кольца теперь вели себя так, как если бы они были слабо связанными квантовыми точками.

Пока что ученые не нашли объяснение этому явлению в рамках физики квантовых точек. Однако, по их словам, для полноценного использования этих частиц в качестве кубитов, необходимо будет понять физику их образования и подробно описать их поведение в таких системах.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.