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单电子“泵”使我们更接近可靠、高性能的量子计算机

2018-07-04

阿德莱德大学主导的研究使世界向可靠、高性能的量子计算迈进了一步。


一个国际团队开发了一种突破性的单电子“泵”。研究人员们开发的电子泵装置每秒可产生10亿个电子,并使用量子力学逐个控制它们。而且控制得非常精确,以至于他们能够使用该设备来测量当前电子设备的局限性。


这为未来的量子信息处理应用铺平了道路,包括国防,网络安全和加密以及大数据分析。


“这项研究使我们更接近可靠、高性能的量子计算,”该项目的负责人,阿德莱德大学光子学和高级传感研究所高级研究员Giuseppe C. Tettamanzi博士说。


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团队通过将量子点耦合到多个寄生状态而操作硅中的混合电子泵,并实现高达几千兆赫兹的稳健电流量化。(©ACS)


研究结果发表在杂志Nano Letters(Gigahertz Single-Electron Pumping Mediated by Parasitic States)上,研究人员还报道了所观察到的以前从未见过的电子行为- 这是世界各地从事量子计算研究的关键发现。


“量子计算、或更广泛的量子信息处理,将使我们能够解决在经典计算系统下无法实现的问题,”Tettamanzi博士说。


“它在接近原子尺度下运行,在这种尺度下,普通的物理现象会消失,量子力学开始发挥作用。”


“为了表明其潜在的计算能力,传统计算适用于以1和0系列写入的指令和数据 – 可将其视为一系列开关;在量子计算中,每个在0和1之间的可能的值是可用的。 然后,我们可以指数增加可以同时进行的计算个数。”


阿德莱德大学团队与剑桥大学、芬兰阿尔托大学、新南威尔士大学和拉脱维亚大学合作,正在开展一个名为电子量子光学的新兴领域。这涉及单个电子的受控制备、操作和测量。 尽管在全世界范围内已经投入了大量的工作来理解电子的量子传输,但仍有许多工作要理解和实现。


“在这些纳米系统中实现对电子的完全控制将对可扩展量子计算机的实际实现非常有益。 当然,自从电子被发现以来,我们在过去的150年里一直在控制电子。但是,在这种小尺寸的情况下,旧的物理规则可能被抛弃,“Tettamanzi博士说。


我们的最终目标是提供可靠,连续和一致的电子流 - 在本研究中,我们已经成功向现实的量子计算迈出一大步。


“而且,也许同样令人兴奋的是,在我们发现以前从未观察到的新量子效应的过程中,在特定频率下,在不同状态之间相同电子存在着捕获竞争。这一观察发现将有助于推动这个改变游戏规则的领域。”


原文链接:(https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=50582.php)


(来源:实验帮)

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