Ученые уже запатентовали свой способ сортировки, годный для массового производства, и продолжают работать над дальнейшим совершенствованием технологии. ГА

Интересные результаты получила команда физиков из Шеффилдского университета в Великобритании вместе с коллегами из Бразилии. В их новых квантовых точках квантовые состояния кубитов удается приготовить удивительно быстро, свободно ими манипулировать и рекордно долго оберегать от разрушения внешним шумом.

Как известно, к физическим реализациям единиц квантовой информации — кубитам — предъявляются весьма противоречивые требования. С одной стороны, нежный кубит, закодированный, например, в виде состояния спина квантовой частицы "вверх" или "вниз", должен быть надежно изолирован от внешнего теплового шума, а с другой — он должен хорошо "перепутываться" с другими кубитами, и им должно быть легко и удобно манипулировать так, чтобы реализовать алгоритм квантовых вычислений. Эти требования поставили в тупик многие научные группы, но обходные пути, например, комбинирующие электронику и фотонику, потихоньку все же находятся.

В Шеффилде ученые изготовили квантовую точку — диск из арсенида индия-галлия диаметром 20 нм и толщиной 3 нм и поместили ее в фотодиод. Из-за малых размеров такой квантовой точки в нее надолго помещается лишь один электрон или дырка, и их спин может реализовать весьма стабильный кубит. Его начальное квантовое состояние создают подходящим лазерным импульсом, который рождает в квантовой точке пару из электрона и дырки. Одновременно с импульсом к диоду прикладывают напряжение, что заставляет электрон покинуть квантовую точку, оставляя в ней дырку со стабильной ориентацией спина. Спином можно манипулировать с помощью импульсов света с подходящей поляризацией или прикладывая внешнее магнитное поле.

Такая дырка сохраняет свое квантовое состояние необычайно долго, выдерживая до ста тысяч манипуляций.

Считывать состояние дырочного кубита в конце вычислений тоже помогает диод. Для этого квантовую точку облучают пикосекундным лазерным импульсом с круговой поляризацией. Этот импульс способен создать трион — систему из двух дырок и электрона, рождая пару из электрона и дырки в дополнение к дырке, которая уже есть в квантовой точке. Но в квантовой точке у двух дырок не может быть одинаковой ориентации спинов, поэтому трион возникает только при определенной поляризации лазера, а его появление можно обнаружить по изменению тока через диод.

В ближайших планах ученых — изучить совместное действие внешнего магнитного поля и лазерных импульсов на квантовое состояние спина дырки в квантовой точке. Анализ непростого поведения такой системы весьма интересен и с чисто научной точки зрения. ГА

Галактион Андреев

Александр Бумагин

Татьяна Василькова

Владимир Головинов

Евгений Гордеев

Кирилл Длусский

Евгений Золотов

Денис Коновальчик

Игорь Куксов

Павел Протасов

Иван Пухкал

Жанна Сандаевская

Дмитрий Шабанов