Команда исследователей выбрала подход, основанный на материалах, чтобы решить проблемы, связанные с кремниевыми спиновыми кубитами.
Квантовые компьютеры используют квантовую механику для выполнения вычислений и решения задач, которые невозможно решить с помощью классических компьютеров. В то время как обычный компьютер состоит из миллиардов транзисторов, называемых битами, квантовые компьютеры работают на основе квантовых битов, или кубитов.
Создание лучших кубитов: В традиционном компьютере бит может находиться в одном из двух состояний (0 или 1). Однако кубит в квантовом компьютере может быть одновременно в сочетании обоих состояний. Физик Джон Никол из Университета Рочестера исследует способы преодоления некоторых недостатков многообещающих кремниевых спиновых кубитов.
Одним из типов кубитов, который демонстрирует особую перспективность, являются кремниевые спиновые кубиты. Эти кубиты обладают длительным временем когерентности и совместимы с современными методами полупроводникового производства. Однако материал, используемый в кремниевых спиновых кубитах, создаёт ряд проблем для учёных, среди которых:
Шум заряда — нестабильные колебания в электростатической среде вокруг кубитов, которые делают их нестабильными.
Расщепление долины, которое создаёт уровни энергии квантовых точек, слишком близкие друг к другу и вызывающие нежелательные эффекты.
Пространственные изменения g-фактора электрона, что может затруднять управление кубитами.
Чтобы преодолеть эти проблемы, Управление научных исследований Военно-воздушных сил США (AFOSR) выделило более 6,7 миллионов долларов команде специалистов в области характеристики и моделирования материалов, кремниевой микроэлектроники и квантовых экспериментов. Ведущим учёным проекта является Джон Никол, доцент физики в Университете Рочестера. Команда включает исследователей из Университета Буффало, SUNY Stony Brook, NY Creates, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора.
«Мы используем подход, основанный на материалах, чтобы понять первопричины проблем с кремниевыми спиновыми кубитами», — объясняет Никол.
Финансирование AFOSR направлено на высокорисковые фундаментальные исследования, которые могут значительно повлиять на технологический прогресс США, включая развитие стабильных и мощных квантовых компьютеров.
«Эта команда обладает необходимой экспертизой для выявления корреляций и причинных связей в кремниевых спиновых кубитах и, в конечном итоге, для ускорения прогресса в разработке этих материалов», — добавляет Никол.