Найден способ менять свойства отдельного электрона

Новое исследование очень важно для новой науки спинтроники, изучающей использование в качестве носителя информации спина электрона, а не его заряда как обычно (фото Brian Wilson).

Учёный Принстонского университета Джейсон Петта (Jason Petta) при помощи коллег разработал новый метод изменения параметров одного или двух электронов на выбор, не задевая триллионы других вокруг. Это важный шаг к созданию квантовых компьютеров нового типа.

Как сообщается в пресс-релизе, Петта продемонстрировал технику манипуляции конкретно выбранными электронами, используя при этом исключительно электрические средства воздействия.

В большинстве предшествовавших экспериментов исследователи в основном прибегали к помощи микроволнового излучения для оперирования большим массивом электронов, которые, взятые вместе, образуют единый квантовый бит. Кубит, напомним, это аналог классического бита в квантовых вычислениях, то есть наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере.

Манипулирование в качестве кубитов отдельными электронами, продемонстрированное Джейсоном (ранее проводились лишь примерно схожие опыты), может открыть дорогу к созданию компьютерной памяти невиданной плотности или поможет более подробно протестировать необычные устройства, нацеленные на работу с одним электроном.

«Наш подход действительно многое переворачивает, заставляет увидеть многие препятствия и поразмышлять, что мы можем сделать для их преодоления, – говорит Петта. – Впрочем, пока мы всё ещё находимся на уровне манипулирования единичными кубитами, а для прикладного использования понадобится в сотни раз больше» (фото Brian Wilson).

Метод учёного, подробно описанный в Science, вкратце состоит в следующем: электроны находятся в своеобразных «загонах», в так называемых квантовых ямах, которые создаются на поверхности полупроводника (арсенида галлия) при подаче напряжения на электроды (материал при этом охлаждён до температуры, приближенной к абсолютному нулю). Тем самым формируются кубиты.

Глубиной каждой «ямы» можно управлять путём изменения напряжения, а отдельные электроны перемещать из одной ямы к другой простым переключением напряжения между электродами.

До этого эксперимента не было ясно, смогут ли экспериментаторы взаимодействовать со спином одного из электронов, не нарушая спин другого в столь тесном пространстве. Петта доказал – могут. В его ловушке электроны пребывают в весьма экзотическом переходном состоянии, где спиновое состояние пары электронов переплетается с почти макроскопической степенью их свободы.

Узнайте также про телепортацию атомов, о мощном квантовом чипе и последних прорывах в спинтронике.



Открыты квантово-механические фокусы фотосинтеза

5 февраля 2010

Космическая рябь стремится объединить две физики

25 ноября 2009

Физики приравняли электрическую цепь к квантовой системе

25 сентября 2009

Учёные хотят создать вирус Шрёдингера

14 сентября 2009

Разработан квантовый чип на сто миллиардов спинов

11 сентября 2009