Miglioramento della misurazione di Qubit di spin elettronici per lo sviluppo di computer quantistici a tolleranza d'errore

13 ore fa p Alessandro Mascellino I risultati sono particolarmente rilevanti per gli ingegneri elettronici interessati a costruire computer quantistici che tollerano i guasti. Questo perché le macchine quantistiche che utilizzano spin a singolo elettrone nei QD di silicio hanno un potenziale esteso di scalabilità e perché il materiale è già ampiamente utilizzato nella tecnologia elettronica. I computer quantistici sono particolarmente sensibili al rumore esterno, quindi misurare lo spin di un elettrone in un QD è stato un problema che gli scienziati hanno cercato di risolvere da tempo.
Detto questo, il calcolo implica la misurazione di un valore quantico che, a differenza dei transistor tradizionali, non si trova mai in un singolo stato ma in uno "stato sovrapposto". In queste condizioni, il processo di rilevamento stesso, che normalmente vedrebbe la conversione di cariche di elettroni singoli in silicio in cariche misurabili, influenzerebbe la rotazione degli elettroni, causando quello che viene definito un tipo di misurazione "demolizione". In altre parole, il processo di misurazione di se stesso è ciò che provoca questi calcoli a fallire.
Per superare questi limiti, i ricercatori del RIKEN Center for Emergent Matter Science hanno utilizzato il modello di interazione di tipo Ising. Questo è un modello che esamina come il ferromagnetismo su una superficie reticolare si forma attraverso gli allineamenti degli spin degli elettroni degli atomi vicini. Il team guidato da Seigo Tarucha è stato in grado di trasferire le informazioni di spin di un elettrone in un QD ad un altro elettrone nel QD adiacente utilizzando l'interazione di tipo Ising in un campo magnetico. Dopo aver fatto ciò, gli scienziati sono stati quindi in grado di misurare lo spin del secondo elettrone usando il metodo convenzionale, in modo che possano lasciare inalterato lo spin originale. Hanno quindi ripetuto questo processo più volte per ottenere misurazioni ripetute e rapide del vicino. I risultati ottenuti dal team di Tarucha sono promettenti per la creazione di futuri componenti elettronici che sono tradizionalmente realizzati in silicio.
"Siamo stati in grado di raggiungere un tasso di fedeltà di non demolizione del 99% e utilizzando misurazioni ripetute otterremmo una lettura precisione del 95% ", ha spiegato Tarucha." Abbiamo anche dimostrato che teoricamente, questo potrebbe essere aumentato fino al 99,6%, e prevede di continuare a lavorare per raggiungere quel livello ", ha aggiunto.
Andando avanti, il ricercatore ha affermato che questi risultati potrebbero anche essere combinati con le tecnologie quantistiche esistenti. "Questo è molto eccitante, perché se potessimo combinare il nostro lavoro con porte ad alta fedeltà a singolo e due qubit, che sono attualmente in fase di sviluppo, potremmo potenzialmente costruire una varietà di sistemi di elaborazione di informazioni quantistiche tolleranti ai guasti usando un silicio quantico- piattaforma dot ", ha concluso Tarucha ..