Đọc to Máy tính lượng tử đang dần hình thành. Các nhà khoa học từ Đức và Hoa Kỳ lần đầu tiên đã thành công trong việc lấy thông tin lượng tử được lưu trữ trong chất rắn. Họ đọc điện xoay tròn hạt nhân của các nguyên tử phốt pho trong một lớp silicon. Các nguyên tử nước ngoài như vậy có thể một lần là đơn vị lưu trữ cơ bản? cái gọi là bit lượng tử hay qubit? được sử dụng trong một máy tính lượng tử dựa trên silicon. Trong một số trường hợp nhất định, ngay cả các quy trình sản xuất thông thường sau đó có thể được sử dụng để sản xuất. Martin Stutzmann và các đồng nghiệp của ông từ Viện Walter Schottky ở Garched, Viện Hahn-Meitner ở Berlin và Đại học Utah đã sử dụng một mảnh silicon pha tạp các nguyên tử phốt pho làm nguyên tố lưu trữ cho thí nghiệm của họ. Nếu các nguyên tử phốt pho cách nhau đủ xa, về nguyên tắc, các nguyên tử riêng lẻ có thể được sử dụng làm nguyên tố lưu trữ cho máy tính lượng tử.

Thông tin trong trường hợp này được lưu trữ trong các spin hạt nhân của các nguyên tử phốt pho. Trong thí nghiệm của họ, các nhà nghiên cứu đã làm lạnh mảnh silicon đến khoảng năm Kelvin, để tất cả các spin hạt nhân của các nguyên tử phốt pho chỉ cùng hướng. Sử dụng kết hợp từ trường và sóng vô tuyến, các hạt nhân được cung cấp năng lượng mạnh mẽ để các spin của chúng định kỳ thay đổi hướng.

Để có thể nhận thức được các dao động này, một trong những phương pháp được biết đến từ cộng hưởng từ hạt nhân y tế đã được sử dụng trước đây. Tuy nhiên, ngoài nỗ lực công nghệ lớn, chỉ có thể đọc toàn bộ vòng quay của khoảng mười tỷ lõi phốt pho. Tuy nhiên, đối với một máy tính lượng tử chức năng, việc đọc một lõi đơn là cần thiết.

Nhóm của Stutsmann hiện đã có thể đọc được tổng số vòng quay chỉ mười nghìn lõi phốt pho bằng phương tiện điện. Với mục đích này, hai điện cực vàng phải được bốc hơi trên tấm silicon, cùng với một lớp thủy tinh mỏng tách rời. Các dao động của các spin hạt nhân của các nguyên tử phốt pho ngay bên dưới bề mặt sau đó được chú ý bởi các dao động trong dòng chảy qua các điện cực. trưng bày

Đây là điều đáng ngạc nhiên ngay từ cái nhìn đầu tiên, vì phương pháp này thực sự chỉ giải quyết các electron của các nguyên tử phốt pho. Tuy nhiên, các spin của chúng được liên kết với các spin của hạt nhân bằng một hiện tượng gọi là khớp nối quỹ đạo quay. Theo cách này, các dao động của spin hạt nhân có thể được đọc gián tiếp thông qua đường vòng của spin electron. Các nhà nghiên cứu bây giờ muốn cố gắng giảm hơn nữa số lượng nguyên tử phốt pho được giải quyết? trong trường hợp tốt nhất, trên một nguyên tử duy nhất.

Vật lý tự nhiên, tiền phát hành trực tuyến, DOI: 10.1038 / nphys465 Stefan Maier

© khoa.de

Đề XuấT Editor Choice