|  | 20 ноября 2016 | Информационные технологии

Созданы квантовые биты, представляющие собой электронные дырки в кристалле селенида цинка

Свет и кубиты


Работа всех современных компьютеров построена на законах классической физики, синхронное движение миллиардов электронов или его отсутствие определяют значение информационного бита, 1 и 0 соответственно. В квантовых компьютерах, работа которых базируется на законах квантовой физики, в качестве квантовых битов могут использоваться отдельные электроны, которые могут находиться в состоянии 1, состоянии 0 и в состоянии квантовой суперпозиции, 1 и 0 одновременно. Именно это третье состояние отличает принципы работы квантовых вычислительных систем от традиционных и придает им их уникальные функциональные возможности.

Электрон, помимо вращения вокруг ядра атома, всегда вращается вокруг собственной оси, направление этого вращения называют спином электрона и именно этот параметр является носителем квантового состояния и квантовой информации, записанной в электрон-кубит. Но, ученые обнаружили, что электронные дырки, места в кристаллической решетке полупроводникового материала, где отсутствует один из электронов, так же могут вращаться и обладать своим собственным спином.

Селенид цинка является материалом с упорядоченной кристаллической решеткой. В этот полупроводниковый материал достаточно легко вводится примесь теллура, элемента близкого по свойствам к селену. Наличие атома теллура вместо атома селена в кристалле селенида цинка приводит к образованию стабильной электронной дырки, которые располагаются в кристалле словно пузырьки в стакане газировки.

Окружение из кристаллического селенида цинка ограждает электронную дырку от нежелательного влияния некоторых факторов окружающей среды, что позволяет основанному на ней кубиту хранить квантовую информацию достаточно длительное время, требующееся для проведения квантовой обработки и считывания данных.

Группа профессора Себастьена Франкера (Sebastien Francoeur) добилась значительных успехов в реализации технологии манипуляции информацией, записанной в квантовых битах на основе электронных дырок в среде кристалла селенида цинка. Они использовали свет лазера для того, чтобы откалибровать систему на точное местоположение электронной дырки и записать в нее необходимую квантовую информацию. Для проведения вычислительных и логических операций над записанной информацией использовался луч света еще одного лазера с отличными от первого параметрами. И считывание результата обработки производилось при помощи света еще одного лазера, фотоны которого возбуждали электронную дырку и она начинала излучать собственные фотоны.

Другими словами, ученым удалось добиться устойчивой передачи квантовой информации от стационарных кубитов (электронных дырок) к летящим кубитам (фотоны света) и наоборот. Эта новая технология, в которой использованы некоторые новые типы взаимодействий материи со светом, позволяет инициализировать кубиты быстрее, нежели другие подобные методы. Для передачи данных от стационарного к летящему кубиту и наоборот требуется время, не превышающее сотни пикосекунд, миллиардных долей секунды.

И в заключении следует отметить, что до того момента, пока на основе кубитов из электронных дырок смогут быть созданы квантовые коммуникационные устройства или вычислительные системы, ученым предстоит проделать еще массу работы. И самой сложной задачей, над которой уже начала работу группа профессора Франкера, является реализация прямых взаимодействий между отдельными кубитами, что позволит такой системе выполнять достаточно сложные алгоритмы квантовой обработки информации.




Ключевые слова:
Кубит, Электрон, Дырка, Вращение, Спин, Кристалл, Решетка, Селен, Цинк, Теллур, Информация, Свет, Лазер

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Электронный кубит, интегрированный в твердотельный ключ, превращает это уст ...
  • Ученые разработали новый способ неразрушающего детектирования отдельных фот ...
  • Установлен новый рекорд по длительности хранения информации в квантовых бит ...
  • Созданы квантовые биты нового типа, управляемые с помощью резонанса "искус ...
  • Ученые-физики обнаружили полупроводниковый материал, который может содержат ...




  • 20 ноября 2016 16:27
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3867
    Опять все биты и кубиты, а когда же удосужатся сделать так, чтобы они хоть что-нибудь считали?


    --------------------
        
    21 ноября 2016 10:41
    #2 Написал: Bond013

    Публикаций: 0
    Комментариев: 293
    Электрон, помимо вращения вокруг ядра атома, всегда вращается вокруг собственной оси, направление этого вращения называют спином электрона

    пусть...

    что электронные дырки, места в кристаллической решетке полупроводникового материала, где отсутствует один из электронов, так же могут вращаться и обладать своим собственным спином.

    здесь сложнее... Получается "пустота" вращается вокруг собственной оси...

    Теперь вопрос: а был-ли мальчик? Т.е. правильно-ли понимается понятие СПИН?

    А если неправильно? Значит и понятие суперпозиции понимается неправильно?
        
    29 ноября 2016 02:39
    #3 Написал: Helltorn

    Публикаций: 0
    Комментариев: 276
    Bond013,
    Так в этом и принцип эксперемента с "Чеширским котом":
    Два электрона вращающихся синхронно в одинаковой плоскости разлетаются в разные стороны, отражаются от зеркал и направляются в одну мишень. Оба пролетают одинаковый путь. Детектор регестрирует наличие двух электронов, а детектор магнитных возмущений два одинаковых Спина (вращения).
    Потом для одного из электронов на пути от зеркала ставят поглощающую электроны диафрагму, и детектор электронов мишени показывает один электрон. Однако детектор магнитных возмущений регестрирует по прежнему два одинаковых Спина.(эксперемент проверен многократно разными лабораториями)
    Вывод:
    Квантовая запутаннось (частота и поляризация Спинов) сохраняется даже при исчезновении частицы-носителя. Это назвали состоянием СУПЕРПОЗИЦИИ когда частица как бы есть или её нет одновременно, но информация которую она несёт все равно сохраняется.
    Однако было установлено что если два квантовой запутанных электрона (с синхронным Спином) направить в мишень и у одного замерить Спин, то после детектора синхроннось (квантовая запутанность) пропадает.
    Вывод:
    При попытке внешнего перехвата квантовой информации она пропадает.

    В научной среде пока нет логической теории объясняющей эти эффекты с точки зрения Стандартной теории, однако это не мешает применять их на практике!
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.