Physik berechnet einem Zustand der Superposition der Graphen cubits

Möglichkeit der praktischen Anwendung der Quanten-Computer ist jetzt noch einen Schritt näher Dank графену. Experten des Massachusetts Institute of Technology und Ihre Kollegen aus anderen wissenschaftlichen Institutionen durchgeführt werden konnten zeitlicher überlagerung, der möglicherweise кубиты, die auf der Basis von Graphen. Über die Ergebnisse der Studie berichtet der Artikel Nature Nanotechnology.

Die Idee der Quanten-Superposition gut bebildert berühmten Gedankenexperiment, bekommend den Titel «Schrödingers Katze». Stellen Sie sich einen Karton, in dem die legten eine Live-Katze, ein Atom, emittiert Strahlung mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit und das Gerät, das ein tödliches Gas, wenn die Strahlung entdeckt. Schließen Sie die Box für eine halbe Stunde. Frage: die Katze in der Box tot oder lebendig? Wenn die Wahrscheinlichkeit, dass das Gas mal in der Stunde produziert, ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Katze in der Box lebt oder tot sind 50: 50. Mit anderen Worten, die Katze gibt es in Superposition gleichzeitig als «halb tot» und «halb lebendig». Zur Bestätigung des aktuellen Zustandes muss die Schachtel öffnen und sehen, aber zur gleichen Zeit damit zerstören wir den Zustand der Superposition.

Quanten-Computer nutzen das gleiche Prinzip der Superposition. Herkömmliche Computer speichern und verarbeiten Informationen in Bits, die im Binärsystem Messung Informationen – Daten erwerben Zustand «Nullen» oder «Einsen», die bezieht sich auf dem Computer in Form bestimmter Befehle. In der Quanten-Computern verwendet werden, die gleiche, Nein, nicht halb tot und halb lebendig Katzen und кубиты — die elementaren Einheiten der Information, die Sie erwerben können gleichzeitig den Status «Nullen» und «Einsen». Diese Funktion ermöglicht es Ihnen, deutlich übertreffen in der informatik die Möglichkeiten der herkömmlichen Computer. Dabei gilt: je länger кубиты können bleiben in diesem Zustand (auch bekannt als Zeit-Kohärenz), desto produktiver wird der Quantencomputer.

Die Wissenschaftler nicht bekannt war, Kohärenz Zeit cubits auf der Basis von Graphen, also in einer neuen Studie haben Sie beschlossen, ihn zu berechnen und gleichzeitig sicherzustellen, sind in der Lage, solche кубиты sich in Superposition. Wie sich herausstellte, können. Nach den Berechnungen, die Zeit der überlagerung von Graphen cubits beträgt 55 Nanosekunden. Danach kehren Sie in Ihren «gewöhnlichen» Zustand «null».

«In dieser Studie bewog uns die Motivation, die Möglichkeit der Verwendung der Eigenschaften des Graphen zur Verbesserung der Leistung von supraleitenden cubits. Wir zum ersten mal gezeigt, dass Graphen bestehend aus supraleitenden Qubit kann vorübergehend nehmen Sie den Zustand der Quanten-Kohärenz, was eine wichtige Voraussetzung für den Aufbau komplexer Quanten-Ketten. Wir haben ein Gerät, das erlaubte zum ersten mal die Zeit Messen Kohärenz Graphen кубита (primäre Metrik кубита) und finden Sie heraus, dass die Zeit der überlagerung dieser cubits hat eine ausreichende Dauer, so dass eine Person diesen Zustand zu verwalten», — kommentiert die Arbeit der Hauptautor der Studie, Joel Und Jan Van.

Kann es scheinen, dass die Zeit der Kohärenz in 55 Nanosekunden für кубита ist nicht so viel. Und Sie können nichts falsch machen. Es ist eigentlich ein wenig, vor allem wenn man bedenkt, dass кубиты, die auf der Basis anderer Materialien, Zeit haben gezeigt, Kohärenz, Hunderte mal größer als diese Zahl, indirekt bezeugt, dass die für Quantencomputer Sie haben eine höhere Leistung. Jedoch графеновые кубиты haben Vorteile gegenüber anderen Arten von cubits, sagen die Forscher.

Beispiel: Graphen hat eine sehr seltsame, aber nützliche Besonderheit – er ist in der Lage, erwerben die Eigenschaften der Supraleitung, «kopieren» Sie bei den benachbarten supraleitenden Materialien. Wissenschaftler vom Massachusetts Institute of Technology haben diese Eigenschaft, indem Sie ein dünnes Blatt von Graphen zwischen zwei Schichten aus Bornitrid. Lage des Graphen zwischen diesen beiden Schichten von supraleitenden Materials ergab, dass графеновые кубиты zwischen den Zuständen hin-und herwechseln können bei Einwirkung von Energie und nicht des magnetischen Feldes, wie es in кубитах aus anderen Materialien.

Der Vorteil einer solchen Regelung besteht darin, dass das Qubit in diesem Fall zu handeln beginnt, eher wie ein traditionelles Transistor, Eröffnung der Möglichkeit der Vereinigung einer größeren Anzahl von cubits auf einem einzigen Chip. Wenn man über кубитах auf Basis anderer Materialien, das arbeiten Sie bei der Verwendung des magnetischen Feldes. In diesem Fall in den Chip integrieren müsste eine Stromschleife, die wiederum dauerte viel zusätzlichen Platz auf dem Chip, und auch störte nächsten кубитам, würde das führte zu Fehlern in der Berechnung. Die Wissenschaftler ergänzen, dass die Verwendung von Graphen cubits effizienter, da die beiden äußeren Schichten Bornitrid dienen als Containment, Schutz Graphen von Mängeln, durch die sickern könnten die über den Stromkreis Elektronen. Beide Merkmale können wirklich dazu beitragen, eine praktische Quantencomputer.

Kleine Zeit Kohärenz Graphen cubits Wissenschaftler gar keine Angst. Die Forscher weisen darauf hin, dass Sie in der Lage, dieses Problem zu lösen, indem Sie die Struktur des Graphen кубита. Unsere Experten darüber hinaus gehen, genauer zu verstehen, wie durch diese кубиты bewegen sich die Elektronen.

Diskutieren Sie die Annäherung der ära der quanteninformatik können .