Квантовый компьютер
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
?кации в журнале Physical Review Letters. Ученые NIST продемонстрировали способ перемещения ионов в пространстве с минимальными изменениями их кинетической энергии и сохранением заданного квантового состояния.
Рис. 2. Ионная ловушка NIST представляет собой сэндвич из двух алюминиевых подложек в форме ромба, которые хорошо видны слегка справа от центра
Рис. 3. Ионы в ловушке перемещаются по дорожке (на фото - темно-серого цвета) под воздействием электрического поля, контролируемого 46 электродами; в правой части фото расположена область перекрестного соединения электродов
Новая ионная ловушка, которая по форме напоминает прямоугольник со сторонами 5 и 2 мм, создана на основе алюминиевых пластин с нанесенными на них 46 золотыми электродами. Они обеспечивают образование 18 зон захвата ионов. Уникальность конструкции заключается в перекрестном соединении электродов в области пересечения зон (см. рис.3 приложения; в таких областях ионы можно группировать для выполнения логических операций). При подаче напряжения на электроды ионы начинают перемещаться, удерживаемые электрическим полем. Воздействие поля, образуемого перекрестным соединением, позволяет частицам свободно преодолевать область пересечения зон и одновременно ограничивает свободу их передвижения, не допуская вылета.
В процессе тестирования ловушки ученые из NIST выполнили более миллиона экспериментов по перемещению одиночных ионов бериллия и около ста тысяч опытов по перемещению пар ионов. Испытания завершились успешно более чем в 99,99% случаев, причем приращение энергии иона в процессе транспортировки составило всего 10-7 эВ (заметим, что в работах по транспортировке ионов кадмия, результаты которых появились в печати в 2006 году, было достигнуто значение приращения энергии в 1 эВ).
По своим временным характеристикам новая ловушка также превосходит все известные аналоги. На преодоление области пересечения зон уходит около 20 микросекунд, а на перемещение между зонами - от 50 до 100. При этом конструкция ловушки позволяет производить обработку больших объемов информации, одновременно сохраняя общее число ионов в каждой зоне на приемлемом уровне; манипулирование отдельными ионами в такой конфигурации не приводит к появлению нежелательных эффектов.
Одноатомная квантовая точка приближает эру квантовых компьютеров
Рис. 4. Ячейка из четырех квантовых точек
Учеными из Канады созданы квантовые точки на основе одиночных атомов. Это позволяет получить новый уровень контроля над отдельными электронами и в будущем помочь развитию квантовых устройств.
Нанотехнологи из Национального Института Нанотехнологий Канады (Canadas National Institute for Nanotechnology) и Института Альберты (University of Alberta) добились работы одноатомной квантовой точки на кремниевой подложке. Это также самая миниатюрная квантовая точка на сегодня - диаметр всего устройства менее одного нанометра.
Еще одно достижение Роберта Волкова (Robert Wolkow) и его коллег состоит в том, что новое наноустройство может работать при комнатных температурах, в то время как большинство традиционных квантовых точек требуют для работы криогенные температуры.
Ранее созданные квантовые точки диаметром от 2 до 10 нанометров состояли из большого количества атомов, что существенно затрудняло работу с ними. Волков поясняет, что интеграция одноатомной квантовой точки на кремниевую основу снимает проблему внедрения квантовых устройств в состав традиционной электроники.
Вполне возможно, что благодаря исследованиям ученых появится возможность конструировать первые прототипы коммерческих квантовых устройств - криптографических компьютеров и квантовых систем обработки данных.
Предпосылки к тому есть - устройство в тысячу раз меньше традиционных коммерческих нанотранзисторов и потребляет, соответственно, гораздо меньше энергии. Как считает Волков, высокопроизводительные и экономичные квантовые компьютеры, произведенные с помощью нанотехнологий - это ближайшее будущее, а не фантастика.
О своих достижениях ученые сообщили в публикации журнала Physical Review Letters от 27 января 2009: Controlled Coupling and Occupation of Silicon Atomic Quantum Dots at Room Temperature.