Nova metoda mogla bi ubrzati očitanje kvantnih stanja u 2D materijalima

Razvoj kvantnih računala ne ovisi samo o izradi kubita. Istraživači moraju moći brzo i precizno izmjeriti njihovo stanje, često kroz velik broj ponovljenih pokusa. Tim sa Sveučilišta Tohoku i Nacionalnog instituta za znanost o materijalima u Japanu predstavio je metodu koja bi mogla ukloniti jednu od prepreka takvom mjerenju.

Problem se javlja kod kvantnih uređaja izrađenih od dvodimenzionalnih materijala. Takvi materijali, među kojima je i dvoslojni grafen, zanimljivi su jer mogu ponuditi stabilna kvantna stanja. Međutim, njihova relativno velika električna otpornost otežava brza visokofrekvencijska mjerenja.

Istraživači su u rezonantni visokofrekvencijski sklop ugradili promjenjivi kondenzator izrađen od stroncijeva titanata. Njegova uloga bila je prilagoditi električnu impedanciju sustava, odnosno uskladiti način na koji uređaj prima i prenosi signal.

Kada je impedancija pravilno usklađena, sustav je mogao jasno zabilježiti oscilacije povezane s ulaskom i izlaskom pojedinačnih elektrona iz kvantne točke. Takvi signali poznati su kao Coulombove oscilacije. U uvjetima lošeg usklađenja bili su znatno teže uočljivi.

Važno je i to što je sustav ostao stabilan u okomitom magnetskom polju. Takvi uvjeti potrebni su za rad određenih spin-valley kubita, pa metoda nije korisna samo u idealiziranom laboratorijskom scenariju.

Brže očitanje moglo bi ubrzati razvoj kvantnih uređaja na vrlo praktičan način. Za procjenu kvalitete kubita potrebna su brojna statistička mjerenja. Ako svako mjerenje traje kraće i pritom zadržava dovoljnu osjetljivost, istraživači mogu brže uspoređivati materijale, sklopove i načine upravljanja.

To ne znači da su kvantna računala spremna za široku svakodnevnu primjenu. Nova metoda rješava jedan tehnički problem u mjerenju, ali razvoj cijelog kvantnog sustava uključuje stabilnost kubita, kontrolu pogrešaka, hlađenje i povezivanje velikog broja elemenata.

Vrijednost rada je u tome što poboljšava osnovni istraživački alat. Kada se kvantna stanja mogu brže i osjetljivije očitati, znanstvenici dobivaju više prostora za testiranje novih 2D materijala i arhitektura. Takvi pomaci često nisu spektakularni na prvi pogled, ali mogu odrediti koliko će se brzo laboratorijski prototipi razvijati u funkcionalnije sustave.