在半导体量子计算机找到一些回旋的余地

经典计算机很少犯错误,这很大程度上要归功于半导体晶体管的数字行为。他们要么开或者关,对应于经典比特的1和0。

另一方面,量子比特,或量子位可以等于零,一个或一个任意的两种声音的混合,允许量子计算机解决某些计算,超过任何经典计算机的能力。量子位的一个并发症,是它们能占领外能级计算1和0。如果这些额外的水平太接近1或0,更容易发生错误。

“在古典电脑,晶体管的所有方面非常均匀,”威斯康辛大学麦迪逊分校杰出的科学家说开云体育appios下载马克弗瑞森在这两篇论文,作者。“硅量子比特在许多方面像晶体管,我们已经到舞台上,我们可以控制量子位属性很好,除了一个。”

一个属性,称为谷分裂,是计算一个0能级之间的缓冲和额外的能量水平,有助于减少量子计算错误。

在两篇论文发表在《自然通讯去年12月,威斯康星-麦迪逊大学的研究人员,新南威尔士和荷兰代尔夫特开云体育app苹果下载安装科开云体育世界杯微信群技大学的显示,调整量子位的物理结构,称为硅量子点,创造足够的谷分裂减少计算错误。这些发现将传统智慧,显示不太完美的硅量子点可以是有益的。

过去,最常见的方法,使量子比特是嵌入在一层纯硅量子点,称为硅,然后三明治层两层硅之间尖锐的层之间的界限。在这些新研究中,半导体量子比特都是类似的,有坐两层硅锗硅层。新功能的锗硅层本身。

“每个人都认为有一件事你不应该惹量子位设计是纯硅,”威斯康辛大学麦迪逊分校的物理学教授说开云体育appios下载鲍勃Joynt。”,我们决定,我们就惹一下。”

研究人员混乱的设计通过故意添加锗硅层的方法略有不同。像许多物理学成功,他们开始与理论计算。Joynt问如果锗浓度的操纵员在整个好,定期间隔的波高峰和低谷。弗瑞森的团队,这也起到了推波助澜的作用同伴的纸代尔夫特理工大学",指出小锗总是泄漏到即使研究人员设法保持它。他们问如果低水平的锗到处洒随机。

“理论计算显示明确,最好包括锗,它是更好的比不摆动,摆动”威斯康辛大学麦迪逊分校的物理学教授说开云体育appios下载马克•埃里克森小组测试了新的摆动的量子位。

确认后摆动井没有显著改变量子点的电子性质,埃里克森的小组测量能量缓冲区的大小,或者谷分裂,在这些新的结构。嵌入在一个量子点摆动,理论预测20 microelectronvolt增加。但在实验室里,最大的谷分裂近250 microelectronvolts来衡量。此外,谷分裂改变量子点时搬到新的位置,原子的摆动是在不同的位置。浓度的波动显然不是唯一的因素影响到单个原子谷分裂——也很重要。

这一事实被证明是关键:摆动的原子分布比较随机。这个随机分布引入数值模拟准确解释观察到的谷分裂变化。在第二篇论文,弗瑞森和他的荷兰代尔夫特科技合作者证实,即使均匀分布,随机锗在导致谷分裂平均比当没有锗。

“与许多人的担忧相反,锗的井是一个不错的主意,”埃里克森说。“如果你撒不完全随机浓度振荡,你会做的很好。如果你撒上浓度振荡,你会做得更好。”

两个量子位结构已经被WARF申请专利保护,和威斯康辛大学麦迪逊分校团队正积极致力于设计,进一步增强谷分裂。开云体育appios下载

“这是可能的,当量子计算机是由硅/硅锗量子比特,他们会想要锗的井,“Joynt说。“但是我们还不知道。我们刚刚开始。”

威斯康开云体育appios下载辛大学麦迪逊分校,托马斯•McJunkin本杰明Harpt,易风,梅里特Losert, j·p·道森,迈克尔•沃尔夫也野蛮,马克斯法律和苏铜匠另外导致这项工作。这两项研究是由陆军研究办公室,美国陆军作战能力发展的指挥部命令陆军研究实验室(w911nf - 17 - 1 - 0274)。