Souhrn
Vědci z Advanced Institute for Materials Research na Tohoku University vyvinuli polovodičové zařízení na bázi oxidu zinečnatého (ZnO), které umožňuje elektrickou kontrolu tří vzájemně propojených kvantových teček. Tento krok posouvá využití oxidových materiálů v kvantovém počítání, zejména díky prokázané schopnosti dosáhnout režimu s několika elektrony v každé tečce – klíčové podmínky pro fungování kvantových bitů (qubitů).
Klíčové body
- Vytvořeno zařízení z oxidu zinečnatého s plně elektricky řízenými trojnásobnými kvantovými tečkami.
- Každá tečka dosáhla tzv. few-electron režimu, vhodného pro qubity.
- Prokázán kvantový celulární automaton – efekt, při němž konfigurace náboje v jedné tečce ovlivňuje sousední tečky a způsobuje synchronní pohyb dvou elektronů.
- Oxid zinečnatý nabízí výhody jako dlouhá doba koherence spinu a silné elektronové korelace.
- Výzkum vede skupina docenta Tomohira Otsuky.
Podrobnosti
Zařízení bylo postaveno na heterostruktuře oxidu zinečnatého, která umožňuje vytvářet a přesně řídit tři kvantové tečky pomocí elektrického pole. Výzkumníci analyzovali transport elektronů a potvrdili jak silné vzájemné vazby mezi tečkami, tak vznik kvantového celulárního automatu – mechanismu, který může sloužit jako základ pro nízkopříkonové kvantové logické operace. Oxid zinečnatý je v tomto kontextu zajímavý díky svým fyzikálním vlastnostem: umožňuje dlouhodobé uchování kvantové informace (spin coherence) a zároveň podporuje silné interakce mezi elektrony, což je pro kvantové výpočty klíčové. Na rozdíl od běžnějších materiálů jako křemík nebo arsenid galný, jsou oxidy méně prozkoumané v kvantových aplikacích, a tento výzkum otevírá nové cesty pro alternativní platformy kvantových procesorů.
Proč je to důležité
Tento pokrok neznamená okamžitý průlom v kvantovém počítání, ale poskytuje důležitý důkaz, že oxidové polovodiče mohou být konkurenceschopnou platformou pro qubity. Dlouhodobě by to mohlo vést k vývoji nových typů kvantových čipů s nižší spotřebou a lepší škálovatelností. Zvláště zajímavý je kvantový celulární automaton, který nabízí alternativu k tradičním bránovým operacím a může zjednodušit architekturu kvantových obvodů. Pro průmysl i akademickou sféru jde o další krok k diverzifikaci materiálových základů kvantových technologií.
Zdroj: 📰 Space Daily