Joninės sijos sudaro glaudžiai sujungtas „Qubits“ grandines.

Jonų pluoštai gali suformuoti glaudžiai suporuotas kvantinių bitų (kubitų) grandines, pagrįstas deimantų „azoto neturinčiais„ spalvų centrais “, skirtus naudoti kvantinės skaičiavimo aparatinėje įrangoje. Korio modelis nuotraukoje rodo skirtumą tarp atviro (tamsesnio) ploto ir užmaskuoto ploto. Rezultatai rodo, kad maždaug 10 000 kubitų turėtų būti generuojami atstumu maždaug iki žmogaus plaukų pločio, neprilygstamo skaičiaus ir kubitų tankio (kreditas: Susan Brand / Berkeley Lab).

Naujas būdas susikurti „spalvų centrus“, keičiamus daugiau nei 10 000 kubitų, skirti naudoti kvantiniam jutimui ir Kvantinis kompiuteris.

Norint įgyvendinti didžiulį kvantinių kompiuterių pažadą, reikia naujų pokyčių visais lygmenimis, įskaitant pačią kompiuterio techninę įrangą. Tarptautinė Lawrence Berkeley nacionalinės laboratorijos (Berkeley Lab) tyrėjų grupė atrado būdą, kaip naudoti jonų pluoštus, kad būtų sukurtas ilgas deimantų „spalvoto centro“ uolektis. Jų darbas yra išsamiai aprašytas žurnale. Taikomosios fizikos laiškai.

Tarp autorių yra keletas žmonių iš „Berkeley Lab“: tyrimui vadovaujantis Arunas Persaudas ir sintezės mokslo ir jonų pluošto technologijos greitėjimo technologijos ir taikomosios fizikos skyriaus (ATAP) vadovas Thomasas Schenkelis, taip pat Casey Christianas (šiuo metu „Berkeley Lab“ Fizika), Edwardas Barnardas iš „Berkeley Lab“ molekulinės liejyklos ir ATAP filialas Russell E. Lake.

Sukurti daugybę aukštos kokybės kvantinių bitų (kubitų), kurie yra pakankamai arti vienas kito, kad galėtų susisiekti vienas su kitu, yra vienas iš didžiausių bet kurio kvantinio kompiuterio iššūkių. Bendradarbiaudama su kolegomis visame pasaulyje, komanda ištyrė jonų pluoštų naudojimą kuriant dirbtinius deimantų spalvų centrus, kurie tarnautų kaip kubitai.

Spalvų centras yra mikroskopinis defektas, paliekantis tvirtą kristalo grotelių struktūrą kaip deimantą. Įdomus kvitų tipas yra azotas. atomas Šalia laisvos vietos arba tuščios vietos deimanto tinklelyje (Azotas dažnai randamas deimanto krištolo gardelėje, daugiausia anglies kristaluose ir gali spalvinti akmenį.)

Sujaudintas greito praeinančių jonų energijos kaupimosi, deimanto gardelėje gali susidaryti nulis laisvo azoto. Nulinio centro, azoto ir gretimų anglies atomų elektronai ir branduolio nugara gali veikti kaip kietojo kūno kvibitai, o kristalinė gardelė gali padėti išvengti darnos ir tarpusavio susipainiojimo.

Arunas Persaudas

Arun Persaud, ATAP skyriaus mokslininkas, pagrindinis pastangų tyrėjas. Kreditas: Marilyn Sargent / Berkeley Lab.

Galutinis rezultatas yra fiziškai tvirta sistema, kurios nereikia kriogeninėje aplinkoje, patraukli kvantinių jutiklių ir kubitų savybė tokio tipo kietojo kūno kvantiniuose kompiuteriuose. Tačiau gauti pakankamai kvitų ir juos pakankamai arti yra iššūkis.

Kai greiti (didelės energijos) sunkieji jonai, tokie kaip šios komandos pluoštai – aukso jonai, turintys maždaug milijardą kinetinės energijos elektronų voltų, praeina per medžiagas, tokias kaip azotu legiruoti deimantai, jie palieka azoto pėdsakus. Centras jų kelyje. Buvo nustatyta, kad spalvų centrai buvo tiesioginės formos, nereikalaujant papildomo atkaitinimo. Be to, jie susidarė išilgai jonų latako, o ne tik dėl jonų diapazono pabaigos, kaip tikėtasi iš ankstesnių tyrimų su mažesnės energijos jonais „perkoliacijos grandinėse“. Spalvos centre kubitai yra tiesūs dešimčių mikronų atstumu. ir yra keli nanometrai nuo artimiausio kaimyno. „Berkeley Lab“ molekulinės liejyklos sukurta technika giliai matuoja spalvų centrus.

Toli gražu ne pusiausvyros kubito darbą finansavo Energetikos departamento Mokslo biuras. Kitas tyrimo etapas yra fiziškai nupjauti šių spalvų centrų sankaupas, kurios yra tarsi karoliukų rinkiniai ant stygos, ir parodyti, kad jie yra taip glaudžiai suporuoti, kad juos galima naudoti kaip kvantinius registrus.

Tyrimas, paskelbtas šiame straipsnyje, rodo, kad gali būti sukurta net 10 000 uolekčių susietų kvantinių stereotipų, dvi didesnės sekos, nei galima pasiekti pagalbine kubitų, jonų gaudyklių technologija. – maždaug 50 mikronų atstumu (maždaug pločio žmogaus plauko)

„Aktyvi sunkiųjų jonų sąveika su medžiagomis dešimtmečius buvo tiriama įvairiais tikslais, įskaitant branduolinių medžiagų elgseną ir kosminių spindulių poveikį elektroniniams prietaisams“, – sakė Schengelis.

Jis pridūrė, kad mokslininkai visame pasaulyje bando sukurti kvantines medžiagas, sužadindami spalvų centrus deimantuose. „Puikiai atliekami kietojo kūno metodai, kaip keisti kvantinę kompiuterinę aparatinę įrangą. Tačiau integracija yra iššūkis. Tai yra pirmas kartas, kai išėjimo iš susidarymo pastebima tiesiai iš eilės “.

Žvaigždės kaip deimantai

Miniskopu ir pereinamuoju lygiu (Nanometrai ir pikosekundės) Energijos kaupimasis jonų pluoštais sukelia aukštą temperatūrą, kurią Schenkel palygina su saulės paviršiumi 5000 K diapazone ir slėgiu, be to, anglies atomus išmuša iš deimanto kristalinės gardelės. Šis poveikis taip pat gali padėti tirti egzotiškas tankios, šiltos, praeinančios materijos būsenas, materijos būseną, esančią daugelyje žvaigždžių ir didelių planetų, ir kurias sunku ištirti tiesiogiai Žemėje.

Tai taip pat gali padėti sukurti naujus unikalių savybių kubitus, kurių neįmanoma pasiekti taikant įprastus metodus. “Tai atveria naują kryptį plėsti mūsų galimybes generuoti kvantinius stterius”, – sakė Chengas. Sakė Kale.

„iP2 Beamline“ tikslinė kamera

Laikrodžio rodyklė iš kairės apačios: „ATAP“ skyriaus doktorantai Sahel Hakimi ir Lieselotte Obst-Huebl bei mokslininkų komanda Kei Nakamura ir Qing Ji rodomi tikslinėje „iP2“ spindulio patalpoje – didelio intensyvumo spindulių linijoje, kurios židinio nuotolis yra trumpas. statomas su DOE branduolių sintezės energijos mokslų biuro parama, „iP2“ bus naudojamas lazerio jonų pagreičiui „Berkeley Lab“ lazerinių greitintuvų centre (BELLA). Plazminis jonų lazerinis pagreitis suteikia vilties veikti. Daugelis naudoja mažesnius prietaisus nei įprasti greitintuvai. .kreditas: Thor Swift / Berkeley Lab.

Šiuo metu dažų terpė yra pastatyta naudojant didelio greitintuvo, pavyzdžiui, Vokietijos GSI laboratorijos, naudojamos šiame tyrime, sijas. Ateityje gali būti naudojami mažesni lazeriai –Plazma Akseleratoriai, kaip ir sukurti „Berkeley Lab“ lazerinio greitintuvo (BELLA) centre.

BELLA centras plėtoja jonų greitinimo galimybes, remdamasis DOE mokslo biuro lėšomis. Šios galimybės bus naudojamos kaip „LaserNetUS“ dalis. Mūsų didžiulis sugebėjimas sukurti trumpalaikes labai susijaudinusių ir karštų medžiagų būsenas, skirtas kubitų sintezei naujomis sąlygomis.

Kiti medžiagos mokslo aspektai nėra toli nuo pusiausvyros.

Šių spalvų centrų kūrimo procesas yra savaime įdomus ir jį reikia geriau suprasti kaip jo naudojimo pažangos dalį. Išsami informacija apie tai, kaip koncentruoti jonų pluoštai kaupia energiją, eidami per deimantų pavyzdžius, ir tikslus mechanizmas, lemiantis spalvų centrų susidarymą, yra įdomi tolesnių tyrimų galimybė.

“Renginys atspindi tiek mokslinių atradimų galimybes, tiek potencialą socialiai transformuoti naujoves, kurias sukuria akceleratoriaus spindulys”, – sakė ATAP direktorius Cameronas Geddesas. Mes kuriame naujas materijos būsenas ir galimybes, kurių neįmanoma pasiekti kitomis priemonėmis. “

Nuoroda: „Tiesioginis azoto neturinčių deimantų centrų susidarymas palei greitą sunkiųjų jonų kelią“, autoriai: Russell E. Lake, Arun Persaud, Casey Christian, Edward S. Barnard, Emory M. Chan, Andrew A. Bettiol, Marilena Tomutas, Christina Trautmann ir Thomas Schenkelis, 2021 m. Vasario 24 d. Taikomosios fizikos laiškai.
DOI: 10.1063 / 5.0036643

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

36 Nykštukų galaktikos kartu buvo „Naujųjų žvaigždžių kūdikių bumas“

„Rutgers“ išvados nėra skirtos ginčyti dabartinių idėjų apie galaktikų atsiradimą ir gali padidinti mūsų supratimą apie visatą. Kreditas: Rutgerso universitetas, Naujasis Bransvikas Stebina tai, kaip...

Newsletter

Subscribe to stay updated.