یک تیم تحقیقات بین المللی موفق به ساخت یکی از قطعات مهم در کامپیوترهای کوانتومی شده است. این قطعه که یک گیت کوانتومی است با روش‌های رایج در صنعت نیمه‌هادی تولید شده است.
ساخت اولین گیت کوانتومی سیلیکونی
محققان استرالیایی با همکاری همتایان خود در ژاپن موفق به ساخت اولین ابزار منطقی کوانتومی شدند. این گیت کوانتومی که به CNOT شهرت دارد یکی از قطعات اصلی کامپیوترهای کوانتومی است که با استفاده از فناوری‌های رایج برای تولید ادوات نیمه‌هادی تولید شده است. محققان این پروژه قصد دارند تا این محصول را به تولید انبوه برسانند و در نهایت اقدام به تولید تراشه‌های کامپیوتری کوانتومی کنند.
کامپیوترهای کوانتومی از قوانین عجیب مکانیک کوانتومی بهره می‌برند که این کار موجب افزایش سرعت محاسبات آنها می‌شود. بزرگترین چالش در این مسیر ممانعت از زوال بیت‌های کوانتومی است که حاوی اطلاعات هستند. یک راهبرد، استفاده از اسپین الکترون‌ها است که به عنوان کیوبیت شناخته می‌شود. کیوبیت‌های اسپینی از مواد نیمه‌هادی موسوم به نقاط کوانتومی ساخته می‌شوند و ادوات کوانتومی جفت شدن این کیوبیت‌ها بوجود می‌آیند.
متاسفانه حالت‌های اسپینی در این ادوات به سرعت دچار زوال می‌شوند که دلیل این امر برهمکنش میان اسپین‌های هسته در نقاط کوانتومی است. اگر نقاط کوانتوم از جنس سیلیکون ساخته شود این مشکل به حداقل می‌رسد که دلیل این امر وجود اسپین هسته صفر در سیلیکون ۲۸ است.
CNOT جدیدی که محققان دانشگاه نیوثوث‌ولز با همکاری پژوهشگران دانشگاه کیو ساختند از جفت شدن کیوبیت‌های اسپین سیلیکونی ایجاد شده است. دو نقطه کوانتومی با قرار گرفتن آرایه‌ای از الکترودهای روی قطعه از سیلیکون ۲۸ ایجاد شده است. با اعمال ولتاژ به این الکترودها، دو الکترود درون سیلیکون به دام می‌افتند، این الکترون‌ها در فاصله ۱۰۰ نانومتری از هم قرار دارند. با ایجاد پالس ماکرویو در یکی از این الکترودها، آنتنی ایجاد می‌شود که این پدیده موسوم به رزونانس اسپین الکترون است. حالت‌های کیوبیت اسپینی با استفاده از الکترودها به صورت انفرادی قابل تعیین است. میدان الکتریکی اعمال شده به الکترود تعیین می‌کند که اسپین چه پاسخی به سیگنال ماکرویو دهد. نوع جهت گیری کیوبیت با استفاده از رزونانس اسپین الکترون قابل خواندن است.
این گروه هنوز نتوانستند نشان دهند که کیوبیت‌ها در طول فرآیند پردازش گیرافتاده‌اند که این ممکن است موجب بروز خطا در کار شود. این تیم در حال حل این مشکل است.
نتایج این پژوهش در نشریه Nature منتشر شده است.
