Kõverast süsinik-nanotorust kvantbitt

Kvant-teaduse üks populaarsemaid väljakutseid on kvantbiti valmistamine. Binaarsüsteemis lülitamine on oluline nii tava- kui kvantarvutis. Kui arvuti ei lülita, siis see ka ei arvuta.

Punane nooleke täistab elektroni spinnvektori suunda.

Üks võimalikke bitikandidaate on elektroni spinn, mille suund vastab binaarses süsteemis ühele või nullile. Seni on probleemiks olnud elektronspinni superpositsiooni stabiilsus. Delfti Tehnoloogiaülikooli ning Foundation for Fundamental Research on Matter teadlastel õnnestus elektron süsinik-nanotoruga (SüNaToru – toim. pakutud keelend) varjestada ning seejuures ka selle olekut mõõta. Töö avaldati 28. juulil teadusajakirjas Nature Nanotechnology.

Kvantarvutid on transistorarvutitest kordades kiiremad, ent esialgu vaid teoreetiliselt. Töökindla kvantbiti valmistamine on kvantarvuti arengus oluline samm. „Enne mõõtmist on elektroni spinn arvutikeelde tõlgituna kas 1, 0 või mõlemat korraga – füüsikas nimetatakse seda superpositsiooniks,“ ütles töös mõõtmisi sooritanud doktorant Fei Pei. „Tuleb arvestada, et elektroni spinni superpositsioon on kergesti häiruv, piisab teise osakese lähedusest.“

Kvantbittide müravabaks hoiustamiseks sobib sünatoru hästi. Ent senini ei osatud vaid mõne nanomeetri jämedusse torusse lõksustatud elektroni spinnolekut lugeda ega „kirjutada“. Delfti Ülikooli teadlastel see õnnestus. Nad said innustust 2010. aastal avaldatud Kopenhaageni kolleegide tööst, milles näidati, et sünatorusse pandud elektroni spinni manipuleerimine on võimalik. Delfti töörühm teadis toona, kuidas sünatoruga varjestatud elektroni spinni lugeda. Biti kirjutamise oskus puudus. Praegust saavutust võib pidada mõlema töörühma koostöö viljaks.

„Järgmine väljakutse on kvantbiti stabiilsuse edasine parandamine, sest praegu ei suuda me superpositsiooni piisavalt kaua säilitada,“ ütles Pei.

Allikas: Phys.org