עיבוד של אמן של אקסיטוני מוריה בננו-מוליכים למחצה. קרדיט: KyotoU/Matsuda Lab
חוקרים מאוניברסיטת קיוטו פיתחו שיטה פורצת דרך למדידת זמן הקוהרנטיות הקוונטית של אקסיטוני מוריה, מה שעלול לשפר קיוביטים עבור מחשוב קוונטי.
על ידי שימוש בטכניקות מיקרו-ייצור ותחריט מתקדמות בשילוב עם אינטרפרומטריה של מיכלסון, הם הבחינו ביציבות משופרת בקוהרנטיות קוונטית בטמפרטורות נמוכות במיוחד, והעלו משמעותית על ביצועי אקסיטונים מסורתיים ב מוליכים למחצה.
הטכנולוגיה הקוונטית ניתנת לכימות ב קיוביטים, שהם יחידת הנתונים הבסיסית ביותר במחשבים קוונטיים. פעולת הקיוביטים מושפעת מזמן הקוהרנטיות הקוונטית הדרוש לשמירה על מצב גל קוונטי.
מדענים שיערו זאת moiré excitons – צמדי אלקטרונים-חורים הכלואים בשולי הפרעות מוארה החופפים לדפוסים מאופקים מעט – עשויים לתפקד כקיוביטים בננו-מוליכים למחצה מהדור הבא.
עם זאת, בשל מגבלות עקיפה, לא ניתן היה למקד מספיק אור במדידות, מה שגורם להפרעות אופטיות מאקסיטוני מואר רבים.
פריצת דרך במדידת קוהרנטיות קוונטית
כדי לפתור זאת, חוקרים מאוניברסיטת קיוטו פיתחו שיטה חדשה להפחתת יציאות המוארה הללו כדי למדוד את זמן הקוהרנטיות הקוונטית ולממש פונקציונליות קוונטית. הצוות צפה באותות פוטו-luminescence משתנים של אקסיטוני מוריה בעקבות תהליך הייצור.
"שילבנו טכניקות מיקרו ייצור קרן אלקטרונים עם תחריט יונים תגובתי. על ידי שימוש באינטרפרומטריה של מיכלסון על אות הפליטה מ-Moiré-exciton בודד, נוכל למדוד ישירות את זמן הקוהרנטיות הקוונטית שלו", מסביר Kazunari Matsuda מהמכון Advanced Energy של KyotoU.
השלכות על מחשוב קוונטי
התוצאות מראות שהקוהרנטיות הקוונטית של אקסיטון יחיד נשארת יציבה ב-269 מעלות צלזיוס למשך יותר מ-12 פיקושניות, פי עשרה יותר מזו של אקציטון בחומר האב, מוליך למחצה דו מימדי. ערוצי המוארה המצומצמים בשולי ההפרעות מונעים אובדן של קוהרנטיות קוונטית.
"אנו מתכננים לבסס דריסת רגל לשלב הבא של ניסויים לקידום מחשוב קוונטי וטכנולוגיות קוונטיות אחרות בדור הבא של ננו-מוליכים למחצה", מוסיף מטסודה.
