استفاده از برهمکنش اسپین-اوربیتال برای کنترل کیوبیت

یافته‌های اخیر محققان هلندی و آمریکایی نشان می‌دهد که برهمکنش افزایش یافته میان اسپین و اوربیتال در سیلیکون می‌تواند برای دستکاری بیت‌های کوانتومی به کار گرفته شود. این موضوع می‌تواند برای پردازش سریع‌تر و طولانی‌تر داده‌ها در محاسبات کوانتومی استفاده شود.

پژوهشگران دانشگاه پورد و دانشگاه صنعتی دلفت در هلند با همکاری محققانی از دانشگاه ویسکوسین مادیسون نشان دادند که از یافته‌‌های آن‌ها می‌توان برای برای کنترل کیوبیت‌ها با استفاده از میدان الکتریکی، بی‌نیاز عوامل مصنوعی استفاده شود.

رجیب رحمان از محققان دانشگاه پوردو می‌گوید: «کیوبیت‌ها روی اسپین الکترون‌های سیلیکون رمزگذاری می‌شوند و عمر طولانی دارند. مشکل این کیوبیت‌ها دشواری کنترل آن‌ها با استفاده از میدان الکتریکی است. برهمکنش میان اسپین-اوربیتال ابزار مناسبی برای طراحی کیوبیت است.»

این گروه تحقیقاتی دریافتند که برهمکنش میان اوربیتال و اسپین زمانی که در نقاط کوانتومی اتفاق می‌افتد، بسیار غالب‌تر از زمانی است که در سطح سیلیکون و در سه بعد انجام می‌شود. پژوهشگران نشان دادند که برهمکنش میان اسپین و اوربیتال آنیزوتروپیک است به این معنا که به زاویه میدان مغناطیسی اعمال شده خارجی و جزئیات اتمی سطح بسیار وابسته است.

ریفات فردوس از محققان این پروژه می‌گوید: « آنیزوتروپی می‌تواند هم منجر به افزایش و هم کاهش قدرت برهمکنش اسپین-اوربیتال شود.

رحمان می‌افزاید: «اگر برهمکنش قوی میان اوربیتال و اسپین باشد، عمر کیوبیت کاهش می‌یابد و شما می‌توانید آن را به‌سادگی دستکاری کنید. حالت عکس با برهمکنش ضعیف اتفاق می‌افتد به این شکل که عمر کیوبیت طولانی شده و به‌سختی می‌توان آن را دستکاری کرد.»

این گروه تحقیقاتی قصد دارند روی استفاده از مزایای آنیزوتروپیک برهمکنش اسپین-اوربیتال کار کنند تا از آن برای کنترل کیوبیت استفاده شود. بنابراین با نتایج یافته‌های این گروه می‌توان تراشه‌های کامپیوتر کوانتومی را در مقیاس بزرگ تولید کرد.