Naukowcy zajmujący się mechaniką kwantową sądzą, że znaleźli standardowy sposób oceny wykonalności pamięci kwantowej w układach scalonych krzemowych — co oznacza, że istniejące komponenty można wykorzystać jako podstawę przyszłego internetu kwantowego.
Odkrycie to jest kontynuacją kilku innych odkryć w dziedzinie sieci kwantowych, które doprowadziły do powstania działającej sieci łączącej komputery kwantowe krok bliżej rzeczywistości. Największą barierą jest zapewnienie niezawodnej struktury do przenoszenia danych kwantowych z jednego obszaru do drugiego.
„Tam wciąż panuje Dziki Zachód” – powiedział główny badacz Evelyn Huprofesor fizyki stosowanej i elektrotechniki na Uniwersytecie Harvarda, w oświadczeniu„Chociaż nowe potencjalne defekty są obiecującą platformą pamięci kwantowej, często nie wiadomo prawie nic na temat tego, dlaczego do ich tworzenia używa się pewnych receptur i jak można je szybko scharakteryzować oraz ich interakcje, nawet w zespołach”.
Te nowe potencjalne defekty są znajdowane w chipach krzemowych w wyniku procesu produkcyjnego. Hu i jej zespół postanowili odkryć sposoby pomiaru i kontrolowania wydajności kubitów w defektach „centrum G” w chipach krzemowych oraz jak centra G działają, gdy interakcja z polami elektrycznymi.
Centra G to defekty oparte na węglu w krzemie, podczas gdy centra T to defekty oparte na węglu i wodorze. Oba są wykorzystywane w telekomunikacji w celu ułatwienia transmisji pasm O — pasma długości fal używanego w świetle podczerwonym do komunikacji optycznej.
Zastosowanie centrów G i centrów T w sieciach kwantowych pomaga rozwiązać powszechny problem w obliczeniach kwantowych: stabilizację długości fal. Zespół Hu skupił się na centrach G na potrzeby tego badania.
Podczas gdy centra G są zazwyczaj tworzone tylko z atomów węgla, badacze odkryli, że dodanie atomu wodoru pozwala na spójne wytwarzanie defektu. Zespół badał również, jak kontrolować zachowanie centrów G, aby generować pożądane właściwości.
„Jeśli kiedykolwiek chcemy stworzyć technologię wykorzystującą ten szeroki wachlarz możliwości, musimy mieć sposoby na ich lepsze, szybsze i wydajniejsze scharakteryzowanie” – powiedział Hu.
Zespołowi udało się skutecznie kontrolować emiter kwantowy w centrum G, wykorzystując diody elektryczne otaczające defekt w środku płytki krzemowej, nie ograniczając przy tym pożądanych długości fal wyjściowych.
Pozwoliło to zespołowi włączać i wyłączać defekty poprzez zastosowanie napięcia ujemnego lub dodatniego. Odkryli, że lokalne pola elektryczne tworzą bardziej ustabilizowaną długość fali wyjściowej, co jest kluczowe dla pomyślnej implementacji sieci kwantowej różnych systemów.
Na koniec zespół Hu opracował system monitorowania, diagnozowania i śledzenia usterek, który dostarcza użytecznych danych do prowadzenia przyszłych badań nad tworzeniem idealne środowiska dla defektów. Zespół ma również nadzieję wykorzystać te same techniki, aby lepiej zrozumieć defekty T-center w krzemie.
