Baselin yliopiston fyysikot ovat ensimmäistä kertaa pystyneet osoittamaan, kuinka yksi elektroni näyttäytyy keinotekoisena atomina. Äskettäin kehitetyllä menetelmällä kyetään osoittamaan todennäköisyys, jolla elektroni on olemassa rajatussa tilassa.
Tämä mahdollistaa elektronin spinien paremman ohjauksen. Tulevien kvanttitietokoneiden kannalta tämä tarkoittaa, että elektronien spin voisi toimia pienimpänä informaation yksikkönä.
Elektronin spin on lupaava ehdokas kvanttitietokoneen kubitiksi. Spinin ohjaaminen ja vaihtaminen tai kytkeminen muihin spineihin on haaste, johon useat tutkijaryhmät ympäri maailmaa paneutuvat. Yhden spinin vakaus ja erilaisten spinien lomittuminen riippuu mm. elektronien geometriasta, jota aiemmin on ollut mahdotonta määrittää kokeellisesti.
Professorien Dominik Zumbühlin ja fysiikan laitoksella työskentelevien Daniel Lossin Baselin yliopiston tutkijat ovat yhdessä Sveitsin nanotieteen instituutin tutkijoiden kanssa kehittäneet menetelmän, jonka avulla he voivat spesifisesti määrittää elektronien geometriaa kvanttipisteissä.
Kvanttipiste on potentiaalinen ansa, joka sallii vapaiden elektronien rajoittamisen alueella, joka on noin tuhat kertaa suurempi kuin luonnollinen atomi. Koska loukkuun jääneet elektronit käyttäytyvät samanlaisina kuin atomiin sitoutuneet elektronit, kvanttipisteitä kutsutaan myös keinotekoisiksi atomeiksi.
Elektroni pidetään kvanttipisteessä sähkökenttien avulla. Se kuitenkin liikkuu tilassa ja eri aaltofunktiota vastaavilla todennäköisyyksillä pysyy tietyissä paikoissa sulkeutumansa sisällä.
Tutkijat työskentelevät läheisessä yhteistyössä Japanin, Slovakian ja Yhdysvaltojen tutkimuslaitosten kanssa ja ymmärtävät siten paremmin elektronien geometrian ja elektronin spinin välisen korrelaation. Tavoite on niin pitkään vakaan säilynä kvanttipiste, että se mahdollistaa toiminnan kubittina.
- Voimme kartoittaa paitsi elektronin muotoa ja suuntaa, mutta myös ohjata aaltofunktiota sovellettujen sähkökenttien konfiguraation mukaan. Tämä antaa meille mahdollisuuden optimoida spinien hallintaa hyvin kohdennetusti, Zumbühl toteaa.
Elektronien avaruusorientaatiolla on myös rooli useiden spinien lomittumisessa. Samoin kuin kahden atomin sitoutuminen molekyyliin, kahden elektronin aaltofunktioiden on sijaittava yhdessä tasossa onnistuneessa lomittumisessa.
Kehitetyn menetelmän avulla voidaan paremmin ymmärtää lukuisia aikaisempia tutkimuksia ja spinkubittien suorituskykyä voidaan edelleen optimoida tulevaisuudessa.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 4.6.2019
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
