Ανάγνωση φωναχτά Ο κβαντικός υπολογιστής παίρνει σιγά σιγά σχήμα. Οι επιστήμονες από τη Γερμανία και τις ΗΠΑ έχουν επιτύχει για πρώτη φορά στην ανάκληση των κβαντικών πληροφοριών που είναι αποθηκευμένες σε ένα στερεό, διαβάζουν ηλεκτρικά την πυρηνική περιστροφή ατόμων φωσφόρου σε στρώμα πυριτίου. Αυτά τα ξένα άτομα θα μπορούσαν κάποτε ως θεμελιώδεις μονάδες αποθήκευσης τα λεγόμενα κβαντικά bits ή qubits; που χρησιμοποιείται σε κβαντικό υπολογιστή βασισμένο σε πυρίτιο. Υπό ορισμένες συνθήκες, ακόμη και συμβατικές μέθοδοι παραγωγής θα μπορούσαν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή του. Ο Martin Stutzmann και οι συνάδελφοί του από το Ινστιτούτο Walter Schottky στο Garching, το Ινστιτούτο Hahn-Meitner στο Βερολίνο και το Πανεπιστήμιο της Γιούτα χρησιμοποίησαν ένα κομμάτι πυριτίου που είχε προστεθεί με άτομα φωσφόρου ως στοιχείο αποθήκευσης για το πείραμά τους. Εάν τα άτομα φωσφόρου είναι αρκετά μακριά, τα άτομα μπορούν κατ 'αρχήν να χρησιμοποιηθούν ως στοιχεία αποθήκευσης για έναν κβαντικό υπολογιστή.

Οι πληροφορίες σε αυτή την περίπτωση αποθηκεύονται στις πυρηνικές περιστροφές των ατόμων φωσφόρου. Στο πείραμά τους, οι ερευνητές έψαξαν το κομμάτι του πυριτίου σε περίπου πέντε Kelvin, έτσι ώστε όλες οι πυρηνικές περιστροφές των ατόμων φωσφόρου να δείχνουν προς την ίδια κατεύθυνση. Χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό μαγνητικών πεδίων και ραδιοκυμάτων, οι πυρήνες ενεργοποιούνταν ενεργά, έτσι ώστε οι περιστροφές τους να αλλάζουν περιοδικά την κατεύθυνση τους.

Για να μπορέσουν να αντιληφθούν αυτές τις ταλαντώσεις, χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως μια από τις μεθόδους που είναι γνωστές από τον ιατρικό πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό. Εκτός από την τεράστια τεχνολογική προσπάθεια, ωστόσο, θα μπορούσε να διαβάσει ταυτόχρονα μόνο ολόκληρη η περιστροφή περίπου δέκα δισεκατομμυρίων πυρήνων φωσφόρου. Για έναν λειτουργικό κβαντικό υπολογιστή, ωστόσο, θα ήταν απαραίτητη η ανάγνωση ενός μόνο πυρήνα.

Η ομάδα του Stutsmann κατάφερε τώρα να διαβάσει το συνολικό γύρισμα μόνο δέκα χιλιάδων πυρήνων φωσφόρου με ηλεκτρικά μέσα. Για το σκοπό αυτό, έπρεπε να εξατμιστούν δύο χρυσά ηλεκτρόδια στην πλάκα πυριτίου, μαζί με ένα λεπτό διαχωριστικό στρώμα από γυαλί. Οι ταλαντώσεις των πυρηνικών περιστροφών των ατόμων φωσφόρου ακριβώς κάτω από την επιφάνεια ήταν τότε αισθητές από τις διακυμάνσεις της ροής ρεύματος διαμέσου των ηλεκτροδίων. επίδειξη

Αυτό είναι εκπληκτικό με την πρώτη ματιά, αφού αυτή η μέθοδος πραγματεύεται μόνο τα ηλεκτρόνια των ατόμων φωσφόρου. Ωστόσο, οι περιστροφές τους συνδέονταν με τις περιστροφές των πυρήνων από ένα φαινόμενο που ονομάζεται σύζευξη περιστροφής-τροχιάς. Με τον τρόπο αυτό, οι ταλαντώσεις της πυρηνικής περιστροφής μπορούσαν να διαβαστούν έμμεσα μέσω της παράκαμψης της περιστροφής ηλεκτρονίων. Οι ερευνητές θέλουν τώρα να προσπαθήσουν να μειώσουν περαιτέρω τον αριθμό των ατόμων φωσφόρου που αντιμετωπίζονται; στην καλύτερη περίπτωση, σε ένα μόνο άτομο.

Φυσική Φύση, online προ-απελευθέρωση, DOI: 10.1038 / nphys465 Stefan Maier

© science.de

Συνιστάται Επιλογή Συντάκτη