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Più di una parola dai punti quantici agli anelli quantici
Jan 25, 2018

Il calcolo quantico è diventato uno dei progetti di ricerca più alla moda al giorno d'oggi. Come vettore di informazioni, l'implementazione di qubits è una tecnologia chiave nella ricerca quantistica su computer.

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Recentemente, la cooperativa R & amp; D team dell'Accademia cinese delle scienze Istituto di microelettronica e società di informazioni elettroniche industria a marea, joint Chongqing University of Posts and Telecommunications, i ricercatori della Xiamen University hanno pubblicato articoli, proposti per costruire la teoria quantistica elettronica quantistica dei circuiti quantistici a semiconduttore per arricchire l'implementazione del qubit.

Come l'autore, l'Istituto di microelettronica della Cina, l'Istituto delle Scienze della microelettronica, ha introdotto la tecnologia del circuito integrato R & amp; Il ricercatore del centro D Wu Zhenhua ha detto al giornalista di Technology Daily, ha dichiarato: "con la costruzione di un quantum quantum ring a semiconduttore, che è una nuova idea della tecnologia dei semiconduttori maturi esistente per costruire un computer quantistico basato su".


La dimensione del transistor è vicina al limite fisico

Negli ultimi 40 anni, l'industria della microelettronica ha seguito la legge di Moore per uno sviluppo continuo e rapido.

"Ma con il progresso della tecnologia, l'integrazione dei dispositivi sta diventando sempre più alta, il numero di transistor sul chip è in aumento e le dimensioni del singolo transistor diventano sempre più piccole. Si può dire che lo sviluppo della corrente il chip dei semiconduttori si sta avvicinando al limite fisico delle dimensioni L'era della legge di Moore sta volgendo al termine: è urgente sviluppare nuovi principi di calcolo e nuove architetture di dispositivi per soddisfare la crescente domanda di informatica. "Ha spiegato Wu Zhenhua," in questo contesto, gli scienziati di tutto il mondo studiano le leggi della meccanica quantistica, dell'informatica quantistica e dello sviluppo della tecnologia dell'informazione, al fine di sviluppare un computer quantistico pratico invece di una capacità di calcolo parallelo quantistica super ultra elevata tradizionale. "

"I computer quantistici raggiungono la crescita della potenza di calcolo sovrapponendo e coinvolgendo i fenomeni quantistici.La sovrapposizione quantistica consente ai qubit di avere entrambi i valori di 0 e 1 allo stesso tempo e può essere 'sincronizzato'. Con ogni qubit aggiuntivo, le prestazioni operative è raddoppiato. "Ha detto un altro autore di comunicazioni cartacee, il Dr. Liu Yu, un'ondata di intelligenza artificiale e calcolo ad alte prestazioni.

Al momento, Google, Microsoft, IBM, Intel e altre società tecnologiche hanno già sviluppato la ricerca dell'informatica quantistica. Liu Yu ha detto che IBM ha affermato di aver sviluppato con successo un prototipo hardware quantistico da 50 qubit; Il capo di Google John Martinez Google ha rivelato 22 chip di qubit nell'ottobre dello scorso anno; Anche i cinesi all'inizio di maggio 2017 hanno pubblicato con successo il primo computer quantistico al mondo oltre il primo computer classico. L'entanglement da 10 qubit, è atteso nel prossimo futuro, può essere manipolato per ottenere 20 qubit superconduttori.


Per soddisfare una serie di "indicatori" specifici per una migliore qualità

Le implementazioni di qualità dei bit quantistici generalmente devono soddisfare diversi requisiti specifici, come il supporto fisico di un'implementazione facile, una facile preparazione e operazioni iniziali, tempi di coerenza lunghi ecc.

Attualmente, gli schemi di realizzazione dei bit quantistici includono principalmente circuiti superconduttori, ioni intrappolati, punti quantici di semiconduttori, posti vacanti di diamanti, sottogruppi arbitrari topologici, fotoni e così via. Ogni tecnologia ha i suoi vantaggi e svantaggi. La rotta futura non è ancora chiara. Wu Zhenhua ha detto ai giornalisti. Secondo la sua introduzione, la soluzione a punti quantici a semiconduttore ha il vantaggio principale nello schema sopra. Può sviluppare e operare sulla base della tecnologia dei semiconduttori esistente ed è facile implementare l'integrazione ad alta densità.

Ma il forte effetto di confinamento quantico nei punti quantici dei semiconduttori rende il tempo coerente dell'elettrone breve e l'intreccio elettronico difficile. Per risolvere questo problema, usiamo il metodo dell'interazione di configurazione (interazione di configurazione), da uno studio teorico degli stati elettronici compresi da 3 a 6 elettroni nell'anello quantico del semiconduttore, trovato il numero di elettroni nell'anello quantico, l'entanglement dell'accoppiamento elettronico tra diversi, e con il campo magnetico esterno, il campo elettrico e diversi mostrano le diverse caratteristiche, in modo da realizzare il controllo degli stati quantici. Inoltre, la nostra ricerca espone sistematicamente lo schema di misurazione delle caratteristiche degli anelli quantici mediante misurazione ottica. "Liu Yu ha detto.


Può essere realizzato utilizzando la tecnologia attuale dei semiconduttori

Secondo Wu Zhenhua e Liu Yu, la costruzione di bit quantici con anelli quantici a semiconduttore multielettronico è una nuova idea per lo schema dei punti quantici di semiconduttori a singolo elettrone esistente. L'ostacolo principale per realizzare il calcolo quantistico è che lo stato quantico utilizzato per il calcolo è difficile da mantenere, che spesso si dice abbia un breve tempo coerente. La ricerca mostra che, rispetto ai punti quantici dei semiconduttori, il potenziale limitante degli anelli quantici dei semiconduttori è facile da regolare e il tempo di coerenza degli elettroni è più lungo, il che aiuta a ottenere più operazioni con qubit. I punti quantici del semiconduttore possono manipolare lo spin dell'elettrone singolo, che è molto difficile per l'esperimento. L'anello quantico a più elettroni usa il numero di elettroni e lo stato di rotazione dell'elettrone per realizzare i qubit, quindi ha gradi di libertà più operabili. Inoltre, gli elettroni sono legati nello spazio dimensionale zero nei punti quantici. Gli elettroni di un anello quantico hanno anche il grado di libertà in un movimento orbitale quasi unidimensionale, che fornisce una nuova possibilità di codifica al di fuori della carica dello spin.

Inoltre, come i punti quantici dei semiconduttori, l'anello quantico può anche essere realizzato utilizzando la tecnologia esistente dei semiconduttori, in modo che possa passare agevolmente dal chip semiconduttore classico al chip quantico basato sulla tecnologia esistente. Wu Zhenhua ha detto.

Questo nuovo risultato di ricerca è il risultato fruttuoso della cooperazione tra industria e ricerca. Liu Yu ha detto: "la ricerca ha utilizzato un metodo di simulazione teorico più rigoroso e preciso, ma la quantità di calcolo è enorme.La cooperazione tra l'Istituto Microelettronico e la cooperazione di ricerca universitaria del gruppo wave ha portato a pieno vantaggio i vantaggi dell'onda nel area di calcolo ad alte prestazioni Le due parti continueranno a promuovere la cooperazione e a cercare nuove scoperte nel campo dell'informatica quantistica. "