Създадоха иновационни нанотръби за квантовите компютри

Най-малките информационни единици при квантовите компютри, които един ден биха могли да променят изчислителната техника, са квантовите битове или кубитите. Учените разработват различни видове кубити, включително такива, които използват дефекти в симетричните диамантени или силициеви структури. Учени от САЩ откриха начин за интегрирането на въртящи се електрони в качеството на кубити в наноматериал. Тестовете показват високо време на кохерентност – ключов показател за един кубит, който определя броя на операциите, които може да извърши през целия си технологичен живот.

Електроните имат свойства, подобни на тези на въртящия се пумпал, но с една важна разлика. Пумпалът се върти или в едната, или в другата посока. Електроните, от друга страна, могат да се държат така, сякаш се въртят и в двете посоки едновременно – благодарение на квантовото свойство суперпозиция. Възможността да се намират в две състояния едновременно прави електроните отлични кандидати за спинови кубити.

Спиновите кубити се нуждаят от подходящ материал, в който да се съхранява, управлява и прочита тяхната информация. С оглед на това екип учени от Националната лаборатория Аргон изследва наноматериал, съставен само от въглеродни атоми, с формата на тръба и дебелина само около 1 nm. Този материал е избран заради това, че не поражда смущения, съобщава изданието Phys.org.

Изследователите обаче се сблъскват с проблем – въглеродните нанотръби сами по себе си не могат да задържат електрона да се върти на едно място. Той се движи. Правени са опити за решаване на този проблем чрез добавяне на електроди, които да задържат електроните между тях, но това е тромаво, скъпо и трудно за изпълнение. Затова учените са избрали друг път. Те промениха по химичен път самата атомна структура на въглеродните нанотръби, по такъв начин, че въртящият се електрон да бъде принуден да остане на едно място.

Благодарение на този метод е създаден невероятно стабилен спинов кубит във въглеродната нанотръба. Резултатите от тестовете показват рекордно време на кохерентност от около 10 микросекунди, което е много по-дълго в сравнение с всички подобни системи, създадени с помощта на  други методи.

Като се има предвид размерът на новата кубитова платформа, тя ще може много по-лесно да се интегрира в квантовите устройства. Освен това въглеродните тръбички са много гъвкави и техните вибрации могат да се използват за съхраняване на информацията от кубитите.

„Пред нашите нови кубити с електрони във въглеродни тръби предстои дълъг път преди тази нова технология да бъде приложена в практиката. Но това една голяма стъпка напред в областта на квантовите компютри“ – заяви ръководителят на проекта Сюедан Ма.