Физики ННГУ им. Н.И. Лобачевского разработали модель для новой схемы полупроводникового спинового кубита – одной из самых перспективных частиц для построения квантовых компьютеров. Учёные обнаружили закономерности, позволяющие настраивать ускорение квантовых операций и интегрировать их с другими вычислительными системами.
Разработка даёт возможность отказаться от дорогостоящего терагерцового оборудования и управлять кубитом доступными СВЧ-приборами с частотой 10^10 -10^11 Гц. Предложенный учёными подход способен повысить скорость квантовых операций, снижая стоимость экспериментов.
Спиновый кубит – частица, которая обеспечивает перенос информации за счёт собственного магнитного момента (спина) под воздействием сильного магнитного поля. На математической модели учёные ННГУ вычислили условия, при которых частица ускоряется, перемещаясь между соседними квантовыми точками. Управляя амплитудой внешнего поля, можно ускорять вращение частицы.
«При разработке модели мы обнаружили области управляющих параметров системы и полей, когда процесс переворота спина значительно ускоряется, если частица туннелирует из одной квантовой точки в другую, в том же блоке микросхемы. Эта вторая область служит своеобразным “усилителем” процесса переворота спина в периодическом электрическом поле», – рассказал автор исследования, доцент кафедры теоретической физики физического факультета ННГУ Денис Хомицкий.
Быстрые квантовые операции открывают путь к созданию эффективных и устойчивых к ошибкам схем квантовых вычислений. Метод позволяет гибко настраивать искусственные квантовые системы внешним полем без использования дополнительного оборудования и модификации их дизайн-схем. В перспективе это упростит экспериментальное наблюдение за поведением спинового кубита.
«Новый подход послужит инструментом для обработки квантовой информации, изучения кубитных состояний и проведения быстрых и высокоточных квантовых операций», – рассказала заведующая научно-исследовательской лабораторией теории наноструктур Научно-исследовательского физико-технического института (НИФТИ) ННГУ Марина Бастракова.
Исследование проводилось специалистами кафедры теоретической физики физфака, лаборатории теории наноструктур НИФТИ, Института информационных технологий, математики и механики (ИИТММ) ННГУ по госзаданию Министерства науки и высшего образования РФ в рамках гранта «Квантовые структуры для квантовых технологий».
По итогам исследования опубликована статья в ведущем международном журнале Physical Review B.
Информация и фото предоставлены пресс-службой ННГУ им. Н.И. Лобачевского
Источник фото: пресс-служба ННГУ / Андрей Скворцов
