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更新(月/日/年):2023 年 4 月 10 日

成功高效地传输单电子而无需额外干扰

– 通过生成在固体表面上传播的孤立脉冲来证明;对量子计算机的贡献 –

 
研究人员) TAKADA Shintaro,研究员,KANEKO Nobu-Hisa,物理测量研究所首席高级研究员

积分

  • 通过独特结构的梳状电极产生的表面声波实现单电子的高效传输
  • 宽频带叠加用于产生隔离脉冲并抑制对周围电子的额外干扰
  • 为量子计算机的发展做出贡献,作为传输单电子量子信息的手段

新研究成果图

由独特的梳状电极(线性调频IDT)产生的隔离表面声波脉冲在波导中进行单电子转移的图像


背景

需要集成超过100万个量子位才能实现能够执行实际计算任务的通用量子计算机。在提出的各种方法中,使用固体中的电子的方法由于其与传统半导体技术的高亲和力而被认为有利于集成,并且正在进行研究以实现有效的量子位集成。用于操纵大量量子位的大量控制线路的布置被认为是实现量子位集成电路的一个问题。作为一种解决方案,已经提出了一种方法,该方法定义可以组合成控制布线布置作为单个聚合的多个量子位,并且在多个量子位聚合之间交换量子信息。这需要建立一种方法来可靠地在分离的量子位之间传输电子的量子信息。

作为传输量子信息的一种有前途的候选方法,是使用表面声波传输单电子的技术。该技术已证明能够可靠地承载电子自旋态的量子信息。然而,以往研究中使用的表面声波爆发包含许多不参与电子转移的波,并且存在对电子施加额外扰动等问题。为了促进量子位集成并实现对多个量子位的控制,需要开发不施加额外干扰的传输技术。

 

摘要

AIST的研究人员与东京工业大学、法国国家科学研究中心尼尔研究所和波鸿鲁尔大学联合开发了一种产生隔离表面声波脉冲的技术,并利用该技术实现了单电子的高效转移。

建立在分离的量子位之间传输信息的方法对于实现通用量子计算机至关重要。使用表面声波作为传输电子量子信息的手段来传输单电子的技术的研究已经得到推进。另一方面,在先前使用一定时间宽度的表面声波爆发来转移电子的研究中,由于不参与电子转移的额外波而存在问题。这项研究开发的利用隔离表面声脉冲波传输单个电子的技术能够消除额外的表面声波对周围电子的不利影响。因此,它将有助于实现量子位集成,作为传输量子信息并抑制对周围量子位的干扰的高效手段。





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