Interakci magnonů a qubitů tvořených vakancemi atomů křemíku.
Výzkumný tým z Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) navrhl nový přístup k přenosu informace v kvantových počítačích. S qubity se zde manipuluje pomocí magnonů. tj. excitací v magnetickém materiálu (kvazičástic).
V současnosti hlavní zavedená (tedy – relativně) metoda přenosu kvantové informace a adresování qubitů funguje prostřednictvím mikrovlnných antén. Tento přístup používají ve svých supravodivých čipech společnosti Google a IBM.
„My naproti tomu adresujeme qubity pomocí magnonů,“ uvádí hlavní autor nové studie Helmut Schultheiss z HZDR. „Výhodou zde je, že vlnová délka magnonů leží v oblasti mikrometrů a je výrazně kratší než centimetrové vlny běžné mikrovlnné technologie. V důsledku toho stojí mikrovlnná stopa magnonů méně místa v čipu.“
Skupina HZDR zkoumala interakci magnonů a qubitů tvořených vakancemi atomů křemíku v krystalové struktuře karbidu křemíku. Šlo o spinové qubity, protože kvantová informace je zakódována ve spinovém stavu vakance (díry).
Jak uvádí tisková zpráva, také magnony se obvykle generují pomocí mikrovlnných antén. To je ovšem problém, protože ty pak také ovlivňují stav qubitů. K oddělení vlivu mikrovln a magnonů použil tým HZDR exotický magnetický jev pozorovatelný v mikroskopických magnetických discích ze slitiny niklu a železa. Některé magnony uvnitř disku mají mnohem nižší frekvenci, než je řídicí frekvence antény. Pouze pomocí těchto magnonů s nižší frekvencí se pak manipuluje s qubity.
Dalším krokem bude zkusit, zda pomocí magnonů lze skutečně dosáhnout i provázání qubitů (entanglement) a realizace výpočtu. Nakonec by magnony mohly být buzeny přímým elektrickým proudem s takovou přesností, že by ovládaly vždy jeden konkrétní qubit. To by umožnilo používat magnony jako programovatelnou kvantovou sběrnici pro mimořádně efektivní adresování qubitů.
Mauricio Bejarano et al, Parametric magnon transduction to spin qubits, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adi2042. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi2042
Zdroj: Helmholtz Association of German Research Centres / Phys.org