양자 수송, 탄도 이동

IBM 과학자 Johannes Gooth는 나노스케일 전자 및 양자에 중점을 둡니다. 물리학.

동료 심사를 거친 저널 Nano Letters에 오늘 게재된 IBM 과학자들은 처음으로 실리콘에 통합된 III-V 반도체 나노와이어를 통해 전자를 발사했습니다. 이 성과는 강력한 고급 계산 시스템에 사용되는 미래의 집적 회로를 위한 정교한 양자 와이어 장치의 기반이 될 것입니다.

IBM 과학자이자 논문의 주저자인 Dr. Johannes Gooth가 이 Q&A에서 논문에 대해 설명합니다.

논문 제목은 탄도 1차원 InAs 나노와이어 교차 접합 상호 연결입니다. "탄도"를 읽을 때 다소 큰 미사일이 떠오릅니다. 하지만 여기에서는 나노 스케일에서 이것을 하고 있습니다. 이것이 제시하는 과제에 대해 이야기할 수 있습니까?

요하네스 구스(JG): 예, 이것은 매우 유사하지만 물론 훨씬 다른 규모입니다. 전자는 하나의 접촉 전극에서 발사되어 반대 전극에 부딪힐 때까지 산란되지 않고 나노와이어를 통해 날아갑니다. 나노와이어는 전자에 대한 완벽한 가이드 역할을 하여 이 전자의 전체 양자 정보(에너지, 운동량, 스핀)가 손실 없이 전달될 수 있습니다.

우리는 이제 교차 접합에서 이를 수행할 수 있으며, 이를 통해 양자 정보가 완벽하게 전송될 수 있는 전자 파이프 네트워크를 구축할 수 있습니다. 도전 과제는 나노 규모에서 내부에 산란체가 없는 기하학적으로 매우 잘 정의된 재료를 제작하는 것입니다. 여기 IBM Zurich Lab에서 동료들이 개발한 템플릿 지원 선택적 에피택시 또는 TASE 프로세스가 이를 처음으로 가능하게 했습니다.

이 연구는 다른 곳에서 진행 중인 다른 활동과 어떻게 비교됩니까?

JG: 가장 중요한 것은 광학 및 초전도 양자 응용에 비해 이 기술은 확장 가능하고 표준 전자 장치 및 CMOS 공정과 호환된다는 것입니다.

범용 양자 컴퓨터를 구축할 때 양자 전송의 역할은 무엇이라고 보십니까?

JG: 나는 양자 수송을 필수적인 부분으로 본다. 양자 정보 기술의 모든 능력을 발휘하려면 모든 것을 탄도로 연결해야 합니다. 완전히 탄도(양자)로 연결된 양자 시스템은 고전적으로 연결된 시스템에 비해 계산 상태 공간이 기하급수적으로 더 큽니다.

또한 위에서 언급한 바와 같이 전자 장치는 확장 가능합니다. 또한, 나노와이어 구조를 초전도체와 결합하면 위상 보호 양자 컴퓨팅이 가능하여 내결함성 계산이 가능합니다. 이는 다른 기술에 비해 주요 이점입니다.

이것은 기존 프로세스를 사용하여 얼마나 쉽게 제조할 수 있으며 다음 단계는 무엇입니까?

JG: 이는 당사 장치가 기존 CMOS 프로세스 및 기술에 완전히 통합되어 있기 때문에 당사 기술의 주요 이점입니다.

연구의 다음 단계는 무엇입니까?

JG: 다음 단계는 전자 양자 계산 부품을 부착하여 십자가를 기능화하는 것입니다. Majorana 편조를 위한 초전도/나노와이어 하이브리드 장치를 구축하고 양자점을 부착하기 시작합니다.

범용 양자 컴퓨터가 왔습니다.

탄도 1차원 InAs 나노와이어 교차 접합 상호 연결, Johannes Gooth, Mattias Borg, Heinz Schmid, Vanessa Schaller, Stephan Wirths, Kirsten E Moselund, Mathieu Luisier, Siegfried Karg, Heike Riel, Nano Letters, DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b00400, 발행일(웹):2017년 3월 23일

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