Springen naar inhoud

- - - - -

Dubbel quantumbit succesvol uitgelezen


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Wien Ee

    Wien Ee


  • >1k berichten
  • 3133 berichten
  • VIP

Geplaatst op 07 augustus 2011 - 10:03

Wetenschappers hebben opnieuw een stapje gezet in de richting van een toekomstige, supersnelle quantumcomputer. Ze zijn erin geslaagd om twee spins, de elementaire bouwstenen van zo’n computer, betrouwbaar uit te lezen.

Geplaatste afbeelding
Dubbele quantumdot. Met behulp van metalen elektrodes op een halfgeleidersubstraat kan precies één elektron worden opgesloten in elke quantumdot.

Spins in een doosje
In de voorbije jaren hebben Nederlandse wetenschappers grote vorderingen gemaakt bij het onderzoek naar quantumberekeningen en de quantumcomputer. Zo kunnen ze één enkel elektron opsluiten in een ‘quantumdoosje’ (quantumdot). De spin van het opgesloten elektron dient als quantumbit (qubit), de elementaire bouwsteen van een toekomstige, supersnelle quantumcomputer. De spin is, vereenvoudigd gesteld, de draairichting van het elektron. Draait het elektron de ene kant op, dan is het een spin-up elektron; draait het de andere kant op, dan heet het een spin-down elektron. Deze draairichtingen representeren de toestand ‘0’ of ‘1’ in een qubit.

Dubbel
Het was al langer mogelijk om de spin van één elektron in een qubit uit te lezen. Nu is een team onderzoekers er als eerste in geslaagd om de toestand van twee spins uit te lezen. De wetenschappers creëerden twee quantumdots, met in beide een opgesloten elektron. De uitlezing gebeurt door elk elektron al dan niet uit de dot te laten wegspringen, afhankelijk van zijn spintoestand. Met een ladingsmeter meten de onderzoekers of het elektron wegspringt, en dan weten ze ook meteen wat de spintoestand was.

Single shot uitlezing
Dit gebeurt bovendien in één keer (single shot meting). Ieder shot geeft de toestand van allebei spins. Dit is cruciaal om correlaties tussen de twee qubits te kunnen meten. Eerste auteur Katja Nowack: ‘Erg leuk was dat als we twee spins in een zogeheten verstrengelde toestand brachten, de twee spins steeds tegengestelde uitkomsten gaven: als de ene down gaf, gaf de andere up, en vice versa, precies zoals voorspeld door de quantumtheorie.’ Verstrengeling is een bijzonder quantummechanisch verschijnsel dat van groot belang is voor quantuminformatie. Twee verstrengelde spins kunnen niet los van elkaar gezien worden: hun toestanden zijn met elkaar verbonden, ook als ze zich op grote afstand van elkaar zouden bevinden.

Twee-qubitgate
Een qubit kunnen uitlezen is belangrijk, maar je moet er ook mee kunnen rekenen. De onderzoekers hebben ook voor het eerst volledig aangetoond dat de zogeheten exchange-gate tussen twee spins werkt. Daarbij duwen ze de spins voor een korte tijd (zo’n tien nanoseconden) dichter bij elkaar, zodat die elkaars invloed voelen en hun spintoestand deels of geheel wordt uitgewisseld.

Toekomst
In de huidige metingen werd een betrouwbaarheid van 86 procent bereikt. Maar volgens de onderzoekers kan dit getal door technische aanpassingen nog hoger worden. De resultaten suggereren duidelijk dat het mogelijk is om dubbele (of nog uitgebreidere) qubits uit te lezen en dat dit kan worden gebruikt om twee-qubitgates en correlaties te testen. Daarmee is weer een stap gezet op weg naar een functionerende quantumcomputer.


Bron:
FOM

Wetenschappelijke publicatie:
K. C. Nowack, M. Shafiei, M. Laforest, G. E. D. K. Prawiroatmodjo, L. R. Schreiber, C. Reichl, W. Wegscheider, L. M. K. Vandersypen: Single-Shot Correlations and Two-Qubit Gate of Solid-State Spins
Heb je interesse in journalistiek? Wij zoeken versterking! Speurwerk, deel van het team, meer weten: klik.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.




0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures