Elektrónové pasce, ktoré počítajú

|

Zürišskí fyzici z použili polovodičový materiál na vytvorenie polopriepustných kvantových bodov, ktoré „chytajú“ jednotlivé elektróny. Okrem toho, že ich je možné skúmať pomocou lasera, ich energiu je tiež možné meniť. Stav jedného z bodov závisí od stavu bodu nad ním. To vedcov priblížilo o ďalší krok ku kvantovým počítačom.

Kvantoví fyzici z Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) vo Švajčiarsku vyvinuli polovodičový systém, ktorý ja možné využiť na kvantové spracovanie informácií v počítačoch. Vytvorili kryštál arzenidu gália. Na vrch pridali dve vrstvy indium-gálium arzenidu, z ktorého vznikli malé bublinky - kvantové body. Kvapky v druhej vrstve vznikli priamo nad bublinkami vo vrstve prvej. Lucio Robledo, jeden z autorov výskumu povedal: „Bod je ako umelý atóm, len väčší a dva susediace body vytvárajú akoby umelú molekulu.“

Vedcom sa podarilo zaplniť body elektrónmi a dokázali s nimi manipulovať pomocou lasera a analyzovať ich vlastnosti. Fyzici presne určili počet elektrónov prítomných v kvantových bodoch ich polovodičového systému. Okrem toho tiež dokázali zachytiť jednotlivé častice.

Každý elektrón má určitý spin - otáča sa okolo svojej osi v jednom smere - a preto je vlastne kvantovým magnetom s kvantovomechanickými vlastnosťami. Vedci zaoberajúci sa teoretickou a experimentálnou kvantovou fyzikou sa zameriavali na lepšie pochopenie týchto vlastností a schopnosť ich ovládania.

Túto vlastnosť elektrónu možno využiť na uchovávanie informácie. V bežných počítačoch sú elementmi uchovávajúcimi informácie bity s hodnotou nula alebo jedna. Kvantá môžu mať obe hodnoty naraz.

Znamená to, že elektrón má dve rôzne spinové orientácie v rovnakom čase. „Je to jedna zo základných záhad kvantového sveta,“ povedal Jeroen Elzerman, jeden z autorov výskumu. Povedal tiež, že to umožňuje množstvo simultánne vykonávaných počítačových operácií a dovoľuje to mnohonásobne zvýšiť výpočtovú rýchlosť počítačov.

Skupina švajčiarskych výskumníkov použila na štúdium ich polovodičového systému dva páry kvantových bodov, pretože sa navzájom ovládajú. Stav jedného bodu ovplyvňuje stav bodu nad ním a naopak. Vedci dokázali tieto stavy opticky kontrolovať pomocou lasera. „Našli sme spôsob interakcie a kontrolovanej komunikácie medzi kvantovými bodmi,“ povedal Robledo. Kontrolovaná interakcia by mohla byť spôsobom vykonávania základných kvantových operácií.

Optická manipulácia je dôležitým krokom dopredu. Dokázali nastaviť spin elektrónov do určitého smeru s veľkou presnosťou a tiež ho dokázali znova prečítať. Fyzici tiež dokázali spojiť kvantové body do optických nanorezonátorov.

Napriek úspechov si vedci nemyslia, že kvantové body sú najlepšou cestou ku kvantovým počítačom, pretože je potrebné vyriešiť veľa fyzikálnych problémov na nanoskopickej úrovni. Odborníci si myslia, že kvantové počítače by sa mali vyvíjať modulárnym smerom podobne ako bežné stroje od najjednoduchších súčastí po celý systém. Vedci musia vyriešiť tento problém aj v prípade kvantových bodov.

originál článku