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Plus d'un mot des points quantiques aux anneaux quantiques

Plus d'un mot des points quantiques aux anneaux quantiques

Jan 25, 2018

Le calcul quantique est devenu l'un des projets de recherche les plus populaires de nos jours. En tant que support de l'information, la mise en œuvre de qubits est une technologie clé dans la recherche informatique quantique.

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Récemment, la coopérative R & amp; D équipe de l'Académie chinoise des sciences Institut de la microélectronique et de l'industrie électronique de l'information, l'Université Chongqing des postes et télécommunications, les chercheurs de l'Université de Xiamen ont publié des documents, mis en place pour construire la théorie quantique électronique.

En tant qu'auteur, l'Académie chinoise des sciences de l'Institut de microélectronique circuit intégré technologie de la technologie R & amp; Le chercheur du centre D Wu Zhenhua a déclaré au journaliste de Technology Daily: "avec la construction d'un bit quantique à anneaux quantiques semi-conducteurs, qui est une nouvelle idée de la technologie existante des semi-conducteurs pour construire un ordinateur quantique."


La taille du transistor est proche de la limite physique

Au cours des 40 dernières années, l'industrie de la microélectronique a suivi la loi de Moore pour un développement continu et rapide.

"Mais avec le progrès de la technologie, l'intégration des appareils devient de plus en plus élevée, le nombre de transistors sur la puce augmente, et la taille d'un seul transistor devient de plus en plus petite.On peut dire que le développement du courant L'ère de la loi de Moore touche à sa fin: il est urgent de développer de nouveaux principes de calcul et de nouvelles architectures de dispositifs pour répondre à la demande croissante en informatique, explique Wu Zhenhua, "dans ce contexte, les scientifiques du monde entier étudient les lois de la mécanique quantique, de l'informatique quantique et du développement de la technologie de l'information, afin de développer un ordinateur quantique pratique au lieu d'un ordinateur traditionnel, une capacité de calcul parallèle quantique ultra-élevé.

«Les ordinateurs quantiques réalisent la croissance de la puissance de calcul en superposant et en emmêlant les phénomènes quantiques.La superposition quantique permet aux qubits d'avoir à la fois les valeurs de 0 et de 1, et peut être 'synchronisée'. est doublé. "Un autre auteur de communications papier, le Dr Liu Yu, a déclaré une vague d'intelligence artificielle et de calcul haute performance.

À l'heure actuelle, Google, Microsoft, IBM, Intel et d'autres sociétés de technologie ont déjà exposé les recherches de l'informatique quantique. Liu Yu a dit, IBM a affirmé avoir développé avec succès un prototype de matériel quantique de 50 qubit; Google chef John Martinez Google a 22 puces de qubit révélé en Octobre l'année dernière; Chinois également au début de mai 2017 a publié le premier ordinateur quantique du monde au-delà de l'ordinateur classique au début avec succès. L'enchevêtrement de 10 bits, attendu dans un proche avenir, peut être manipulé pour atteindre 20 qubits supraconducteurs.


Pour répondre à un certain nombre d'indicateurs spécifiques pour une meilleure qualité

Les implémentations de qualité de bit quantique doivent généralement répondre à plusieurs exigences spécifiques, telles que le support physique de mise en œuvre facile, la préparation facile et le fonctionnement initial, le temps de cohérence long etc.

Actuellement, les schémas de réalisation de bits quantiques incluent principalement des circuits supraconducteurs, des ions piégés, des points quantiques semi-conducteurs, des lacunes de diamant, des sous-groupes topologiques arbitraires, des photons, etc. Chaque technologie a ses propres avantages et inconvénients. L'itinéraire futur n'est pas encore clair. Wu Zhenhua a déclaré aux journalistes. Selon son introduction, la solution à points quantiques semi-conducteurs a l'avantage le plus central dans le schéma ci-dessus. Il peut se développer et fonctionner sur la base de la technologie de semi-conducteur existante, et est facile à mettre en œuvre l'intégration à haute densité.

Mais l'effet de confinement quantique fort dans les points quantiques semi-conducteurs rend le temps cohérent de l'électron court et l'intrication électronique difficile. Pour résoudre ce problème, nous utilisons la méthode d'interaction de configuration (interaction de configuration), d'une étude théorique des états électroniques incluant 3 à 6 électrons dans l'anneau quantique semi-conducteur, le nombre d'électrons dans l'anneau quantique, l'enchevêtrement électronique et avec le champ magnétique externe, champ électrique et différents montrent les différentes caractéristiques, de manière à réaliser le contrôle des états quantiques. En outre, notre recherche expose également systématiquement le schéma de mesure des caractéristiques des anneaux quantiques par mesure optique. "Liu Yu a dit.


Peut être réalisé en utilisant la technologie actuelle des semi-conducteurs

Selon Wu Zhenhua et Liu Yu, la construction de bits quantiques avec des anneaux quantiques semiconducteurs à électrons multiples est une nouvelle idée pour le schéma des points quantiques semiconducteurs à un électron existant. Le principal obstacle à la réalisation de l'informatique quantique est que l'état quantique utilisé pour le calcul est difficile à maintenir, ce qui est souvent dit avoir un court temps cohérent. La recherche montre que, par rapport aux points quantiques semi-conducteurs, le potentiel limitant des anneaux quantiques semi-conducteurs est facile à ajuster, et le temps de cohérence électronique est plus long, ce qui permet d'obtenir plus de fonctionnement qubits. Les points quantiques semi-conducteurs peuvent manipuler le spin d'un seul électron, ce qui est très difficile pour l'expérience. L'anneau quantique multi-électron utilise le nombre d'électrons et l'état de spin de l'électron pour réaliser les qubits, donc il a plus de degrés de liberté. En outre, les électrons sont liés dans l'espace de dimension nulle dans les points quantiques. Les électrons dans un anneau quantique ont également le degré de liberté dans un mouvement orbital quasi unidimensionnel, ce qui fournit une nouvelle possibilité de codage en dehors de la charge du spin.

De plus, comme les points quantiques semi-conducteurs, l'anneau quantique peut également être réalisé en utilisant la technologie de semi-conducteur existante, de sorte qu'il peut facilement passer de la puce semi-conductrice classique à la puce quantique basée sur la technologie existante. Wu Zhenhua a dit.

Ce nouveau résultat de recherche est le résultat fructueux de la coopération entre l'industrie et la recherche. Liu Yu a déclaré: "La recherche a utilisé une méthode de simulation théorique plus rigoureuse et précise, mais la quantité de calcul est énorme.La coopération entre l'Institut de Microélectronique et la coopération de recherche industrielle du groupe Wave a pleinement mis en valeur les avantages de la vague. Les deux parties continueront à promouvoir la coopération et à rechercher de nouvelles percées dans le domaine de l'informatique quantique. "