_ Cercetătorii rezolvă o problemă fundamentală în transmiterea de informații cuantice

Electronica cuantică viitoare va diferi substanțial de electronica convențională. În timp ce memoria din ultimul este stocată ca cifre binare, prima este stocată ca qubiți, care pot lua multe forme, cum ar fi electronii prinși în nanostructuri cunoscute sub numele de puncte cuantice. Cu toate acestea, provocările în transmiterea acestor informații către orice altceva decât punctul cuantic adiacent au un design limitat al qubitului.

Acum, într-un studiu publicat recent în Physical Review Letters, cercetătorii de la Institutul de Științe Industriale de la Universitatea din Tokyo rezolvă această problemă, ei au dezvoltat o nouă tehnologie pentru transmiterea informațiilor cuantice de peste zeci până la o sută de micrometri. Acest progres ar putea îmbunătăți funcționalitatea viitoarei electronice cuantice.

Cum pot cercetătorii să transmită informații cuantice, de la un punct cuantic la altul, pe același cip de computer cuantic? O modalitate ar putea fi convertirea informațiilor de electroni (materie) în informații de lumină (undă electromagnetică) - prin generarea de stări hibride lumină-materie.

Lucrările anterioare au fost incompatibile cu nevoile unui electron ale procesării informațiilor cuantice. Îmbunătățirea transmiterii de informații cuantice de mare viteză într-un mod care este mai flexibil în proiectare și este compatibil cu instrumentele de fabricare a semiconductoarelor care sunt disponibile în prezent a fost scopul studiului echipei de cercetare.

„În munca noastră, cuplăm câțiva electroni în punctul cuantic la un circuit electric cunoscut sub numele de rezonator cu inel divizat în teraherți”, explică Kazuyuki Kuroyama, autorul principal al studiului. „Designul este simplu și potrivit pentru integrarea pe scară largă.”

Lucrările anterioare s-au bazat pe cuplarea rezonatorului cu un ansamblu de mii până la zeci de mii de electroni. De fapt, puterea de cuplare se bazează pe dimensiunea mare a acestui ansamblu. În schimb, sistemul actual limitează doar câțiva electroni, ceea ce este potrivit pentru procesarea informațiilor cuantice. Cu toate acestea, atât electronii, cât și undele electromagnetice terahertzi sunt limitate la o zonă ultra-mică. Prin urmare, puterea de cuplare este comparabilă ca rezistență cu cea a sistemelor cu mulți electroni.

„Suntem încântați pentru că folosim structuri care sunt răspândite în nanotehnologia avansată – și sunt integrate în mod obișnuit în fabricarea semiconductoarelor – pentru a ajuta rezolva o problemă practică de transmitere a informațiilor cuantice”, spune Kazuhiko Hirakawa, autor principal. „De asemenea, așteptăm cu nerăbdare să aplicăm descoperirile noastre pentru a înțelege fizica fundamentală a stărilor cuplate lumină-electron.”

Această lucrare este un pas important înainte în rezolvarea unei probleme anterior deranjante în transmiterea informațiilor cuantice care are aplicații limitate. a constatărilor de laborator. În plus, o astfel de interconversie lumină-materie este considerată una dintre arhitecturile esențiale pentru calculatoarele cuantice la scară largă bazate pe puncte cuantice semiconductoare. Deoarece rezultatele cercetătorilor se bazează pe materiale și proceduri care sunt comune în fabricarea semiconductoarelor, implementarea practică ar trebui să fie simplă.

(Fluierul)