Anonim

Kvantum gennembrud: Forskere genererer qubits inden for halvledere

Quantum Computing

James Holloway

26. marts 2012

Qubits er pludselige ting, der har en tendens til at miste superposition under observation - husker Schrödinger og hans uheldige kat (Foto: Linn Currie / Shutterstock)

Et vigtigt skridt på vejen til kvantecomputering er taget af et internationalt forskergruppe, der anvender en 22-årig teori. De har lykkedes at skabe quantum bits inden for en halvleder for første gang.

Klassiske bits kan tildeles en af ​​kun to værdier, som typisk bruges til at reflektere eller deaktivere, sand eller falsk, ja eller nej, og andre binære tilstande. I hver af disse tilfælde er den første positive tilstand typisk repræsenteret af en 1, og den anden a 0 (ordet bit er i sig selv en sammentrækning af binære cifferbinary tal bestående af strenge af 1s og 0s). I nuværende elektronikindretninger transporteres 1s og 0s af spændingsvariationer.

Som en klassisk bit indtager kvantebits (eller qubits) værdier på 0 eller 1, men i modsætning til en klassisk bit kan en qubit antage begge værdier samtidigt og i varierende grad gennem det såkaldte superposition. Superposition gør det muligt for en qubit at blive tildelt værdien af ​​en kompleks variabel, og dette løfter om en dag at øge datamængdenes computerkraft betydeligt - især når man tackler bestemte typer problemer i felter, herunder kryptering og kvantforskning.

Men qubits er pludselige ting, der har en tendens til at miste superposition under observation (husk Schrödinger og hans uheldige kat). Indtil dette seneste gennembrud var qubits kun blevet oprettet i store vakuumkamre. Men ved at bruge en teori foreslået for 22 år siden af ​​fysikeren Prof. Dr. Andreas Wieck fra Ruhr University Bochum (RUB), har forskere brugt et dobbeltkanalsystem til at skabe qubits i en halvleder.

Elektroner føres gennem en halvleder, indtil de kommer til en gaffel. Ved gaffelen tager hver elektron begge veje samtidigt. Når de to baner slås sammen, forstyrrer de to elektronbølger hinanden, og en del af tiden er qubits med mere end en tilstand, der skyldes overlapning af bølgerne. På nuværende tidspunkt opstår kun få procent af elektroner som qubits, men RUB-forskerne håber at forbedre succesrate ved at anvende halvlederkrystaller med større elektrondensiteter - den nuværende forskningsrunde anvendte galliumarsenid.

Forskningen, med titlen Elektrisk kontrol af en flygtende qubit i fast tilstand, blev offentliggjort i Nature Nanotechnology i sidste uge.

Qubits er pludselige ting, der har en tendens til at miste superposition under observation - husker Schrödinger og hans uheldige kat (Foto: Linn Currie / Shutterstock)

Anbefalet Redaktørens Valg