Квантовые компьютеры: надежды и реальность - Валиев К.А.
Скачать (прямая ссылка):
[5.33] Ladd T.D., Goldman J.R., Danat A., Yamaguchi F., Yamamoto Y. Quantum Computation in a One-Dimensional Crystal Lattice with NMR Force Microscopy // 2000, LANL, E-print arXiv: quant-ph/0009122, 5 p.
[5.34] Haeberelen U. Hidh Resolution NMR in Solids. Selective Averaging. — Acad. Press: N.Y., 1976. / Хеберлен У., Меринг М. ЯМР высокого разрешения в твердых телах. / Перевод с англ. под ред. Г. В. Скроцкого и Э. Т. Липпмаа. — М.: Мир, 1980, 504 с.
[5.35] Lloyd S. A Potentially Realizable Quantum Computer. Science, 1993, v. 261, pp. 1569-1571.
[5.36] Wei HXue XMorgera S.D. NMR Quantum Automata in Doped Crystals, 1998, LANL E-print: quant-ph/9805059.
Литература
285
[5.37] Benjamin S. С. Schemes for Parallel Quantum Computation Without Local Control of Qubits // Phys. Rev., 2000, v. A61, pp. 020301(R).
[5.38] Lloyd S. Programming Pulse Driven Quantum Computers. LANL E-print: quant-ph/9912086.
[5.39] Kokin A. A. A Model for Ensemble NMR Quantum Computer Using Antiferromagnetic Structure // 2000, LANL, E-print arXiv: quant -ph/0002034, 17 p.
[5.40] Bacon D., Kempe J., Lidar D.F. and Whaley K.B. Universal Fault-Tolerant Computation on Decoherence-Free Subspaces, LANL E-print: quant-ph/9909058.
[5.41] Kempe JBacon D., Lidar D.A., Whaley K.B. Theory of Decoherence-Free Fault-Tolerant Universal Quantum Computation // 2000, LANL, E-print, arXiv: quant-ph/0004064, 40 p.
[5.42] Тябликов С. В. Методы квантовой теории магнетизма. — М.: Наука, 1975, 528 с.
[5.43] Куркин М. И., Туров Е. А. ЯМР в магнито-упорядоченных веществах и его применение. — М.: Наука, 1990, 246 с.
[5.44] Туров Е.А., Петров М. А. Ядерный магнитный резонанс в ферро- и антиферромагнетиках. — М.:, 1969, 260 с.
[5.45] Slichter С. P. Principles of Magnetic Resonance. — Berl., Heidelb., N.Y.: Springer-Verlag, 1990, 656 p. / Сликтер Ч. Основы теории магнитного резонанса. / Перевод с англ. со второго изд. под ред. Г. В. Скроцкого. — М.: Мир, 1981, 448 с.
[5.46] Viola L., Knill Е., Lloyd S. Dynamical Decoupling of Open Quantum Systems // 1998, LANL E-print quant-ph/9809071, 4 p.
[5.47] Taylor, K. N. R. and Darby, М. I. Physics of Rare Earth Solids, — Lond.: Chapman and Hall, 1972. / Тейлор КДарби М. Физика редкоземельных соединений. / Перевод с англ. под ред. С. В. Вонсовского. — М.: Мир, 1974, 374 с.
[5.48] Нагаев Е. Л. Физика магнитных полупроводников. — М.: Наука, 1979, 432 с.
[5.49] Luo J., Zeng X. NMR Quantum Computation with a Hyperpolarized Nuclear Spin Bulk // 1998, LANL, E-print, quant-ph/9811044, 17 p.
Глава 6 ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ НА КВАНТОВЫХ ТОЧКАХ
«Вред и польза действия обуславливаются совокупностью обстоятельств».
Козьма Прутков
6.1. Клеточные автоматы на ячейках из квантовых точек с зарядовой поляризацией
Начнем изложение с рассмотрения первых вариантов устройств, предлагаемых для создания высокопроизводительных компьютеров, построенных на квантовых точках (quantum dots), представляющих собой искусственно созданные атомоподобные нульмерные наноструктурные элементы с конечным числом дискретных энергетических уровней, в которых происходит размерное квантование электронных состояний и удержание (confinement) электронов во всех трех измерениях. Это удержание обычно достигается в полупроводниковых гетероструктурах с помощью либо использования электрических затворов, либо технологии травления в области двухмерного электронного газа.
Были предложены различные варианты устройств, состоящих из квантовых точек. К ним относятся и первые варианты логических систем, работающих по принципу клеточного автомата на основе классической булевой логики. Для этого используются бистабильные элементы, характеризующиеся двумя отличающимися друг от друга значениями наблюдаемого параметра, которые являются результатом проведенного усреднения состояния элемента по, вообще говоря, смешанному квантовому ансамблю. Однако такие существенно квантовые свойства системы элементов на квантовых точках, как возможность образования
6.1. Клеточные автоматы на ячейках из квантовых точек
287
суперпозиций чистых состояний, здесь никак не используются и поэтому указанные клеточные автоматы не являются подлинно квантовыми устройствами. Тем не менее будет полезно рассмотреть принципы их работы прежде чем переходить к подлинно квантовым компьютерам на квантовых точках.
В качестве базовых блоков в таких устройствах, получивших вначале не вполне удачное название квантовых клеточных автоматов, Ч.Лент (С. Lent) и П. Туго (Tougaw) предложили, в частности, использовать бистабильные ячейки из пяти квантовых точек [6.1, 6.2]. Такие ячейки имеют четыре квантовых точки, расположенные в углах квадрата, на которые приходится два подвижных электрона, способных посредством туннелирования через потенциальный барьер перемещаться между соседними угловыми точками в ячейке. Предполагается, что каждая точка в условиях полной изоляции имеет невырожденное основное (орбитальное) электронное состояние. Компенсирующий положительный заряд предполагается фиксированным и неподвижным. Пятая нейтральная квантовая точка, находящаяся в центре квадрата, несколько улучшает свойства ячейки, но не играет принципиальной роли.
