Квантовый транспорт становится баллистическим

Ученый IBM Йоханнес Гот занимается наноразмерной электроникой и квантовой электроникой. физика.

Опубликованная сегодня в рецензируемом журнале Nano Letters, ученые IBM впервые выпустили электрон через полупроводниковую нанопроволоку III-V, интегрированную в кремний. Это достижение ляжет в основу сложных квантовых проволочных устройств для будущих интегральных схем, используемых в передовых мощных вычислительных системах.

Ученый IBM и ведущий автор статьи доктор Йоханнес Гот объясняет ее в этом вопросе и ответе.

Название вашей статьи: Баллистические одномерные межсоединения с перекрестными соединениями нанопроволоки InAs. Когда я читаю «баллистические», на ум приходят довольно большие ракеты, но здесь вы делаете это в наномасштабе. Можете ли вы рассказать о проблемах, с которыми это связано?

Йоханнес Гот (JG): Да, это очень похоже, но, конечно, в совершенно другом масштабе. Электроны выстреливаются из одного контактного электрода и пролетают через нанопроволоку, не рассеиваясь, пока не попадают в противоположный электрод. Нанопроволока действует как идеальный проводник для электронов, так что полная квантовая информация этого электрона (энергия, импульс, спин) может передаваться без потерь.

Теперь мы можем делать это в перекрестных соединениях, что позволяет нам строить сети электронных трубок, по которым может идеально передаваться квантовая информация. Задача состоит в том, чтобы изготовить геометрически четко определенный материал без рассеивателей внутри в наномасштабе. Селективная эпитаксия на основе шаблонов, или процесс TASE, который был разработан моими коллегами здесь, в лаборатории IBM в Цюрихе, впервые делает это возможным.

Как это исследование соотносится с другими мероприятиями, проводимыми в других странах?

JG: Что наиболее важно, по сравнению с оптическими и сверхпроводящими квантовыми приложениями, эта технология масштабируема и совместима со стандартной электроникой и КМОП-процессами.

Какую роль вы видите в квантовом транспорте, когда мы собираемся построить универсальный квантовый компьютер?

JG: Я считаю квантовый транспорт важной составляющей. Если вы хотите использовать всю мощь квантовой информационной технологии, вам необходимо связать все баллистическое:квантовая система, которая полностью баллистически (квантово) связана, имеет экспоненциально большее пространство вычислительных состояний по сравнению с классически связанными системами.

Кроме того, как указано выше, электроника масштабируема. Более того, объединение наших нанопроволочных структур со сверхпроводниками позволяет создавать квантовые вычисления с топологической защитой, что обеспечивает отказоустойчивые вычисления. Это основные преимущества по сравнению с другими методами.

Насколько легко это можно изготовить с использованием существующих процессов и что делать дальше?

JG: Это главное преимущество нашей технологии, поскольку наши устройства полностью интегрированы в существующие процессы и технологии CMOS.

Что дальше для вашего исследования?

JG: Следующими шагами будет функционализация крестов путем присоединения электронных квантовых вычислительных частей. Мы начнем создавать гибридные сверхпроводящие / нанопроволочные устройства для плетения Майорана и прикреплять квантовые точки.

А вот и универсальный квантовый компьютер.

Баллистические одномерные межсоединения с перекрестными соединениями нанопроволоки InAs Йоханнес Гот, Маттиас Борг, Хайнц Шмид, Ванесса Шаллер, Стефан Виртс, Кирстен Э. Мозелунд, Матье Луизье, Зигфрид Карг и Хайке Риль, Nano Letters, DOI: 10.1021 / acs.nanolett.7b00400, дата публикации (Интернет):23 марта 2017 г.

Сохранить