Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Валиев К.А. -> "Квантовые компьютеры: надежды и реальность" -> 85

Квантовые компьютеры: надежды и реальность - Валиев К.А.

Валиев К.А., Кокин А.А. Квантовые компьютеры: надежды и реальность — И.: НИЦ, 2001. — 352 c.
Скачать (прямая ссылка): kvantoviekomputeri2001.pdf
Предыдущая << 1 .. 79 80 81 82 83 84 < 85 > 86 87 88 89 90 91 .. 132 >> Следующая

Литература

227

[4.51] Linden N., Popescu S. Good Dynamics Versus Bad Kinematics. Is Entanglement needed for Quantum Computation? // 1999, LANL, E-print: quant-ph/9906008, 4 p.

[4.52] Schack RCaves С. M. Classical Model for Bulk-Ensemble NMR Quantum Computation // 1999, LANL, E-print quant-ph/9903101, 14 p.

[4.53] Filippo S. De. Equivalence between NMP Spectroscopy and Computing with classical Tops and with Spin 1/2 Nuclei // 1999, LANL, E-print: quant-ph/9911085, 6 p.

[4.54] Корст H. H. К теории формы линии и релаксации в парамагнитном резонансе. Кандидатская диссертация. — М.: Институт химической физики АНСССР, 1962; ЖЭТФ, 1961, т.40, с. 249.

[4.55] Long G.L., Yan Н. Y., Li Y.S., Ти С. С., Zhu S.J., Ruan D., Sun Y., Tao J. X., Chen H. M. On the Quantum Mechanical Nature in Liquid NMR Quantum Computing // 2000, LANL, E-print: arXiv:quant-ph/0007077, 4 p.

[4.56] Ekert AEricsson М., Hayden PInamori H.7 Jones J.A., Oi L.K.L., Vedral V. Geometric Quantum Computation // 2000, LANL, E-print: arXiv: quant-ph/0004015, 15 p.
Глава 5

ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ ЯМР КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

«Невозможное сегодня станет возможным завтра».

К. Э. Циолковский

5.1. Полупроводниковый ЯМР квантовый компьютер (модель Кейна)

5.1.1. Основные требования к полупроводниковой структуре

Качественно отличный от ансамблевого жидкостного ЯМР квантового компьютера вариант твердотельного квантового компьютера, который может содержать практически неограниченное число хорошо изолированных ядерных спинов-кубитов, был предложен Б. Кейном (В. Капе) в 1998 году [5.1]. Основой этого варианта является кремниевая МОП-структура, где в тонкий слой вблизи поверхности бесспинового изотопа кремния 28Si внедрены донорные атомы стабильного изотопа фосфора 31Р, замещающие атомы кремния в узлах кристаллической решетки. Такие доноры обладают ядерными спинами I = 1/2. Последние не взаимодействует с окружающими атомами кремния, но могут косвенно взаимодействовать с ядерными спинами соседних донорных атомов через сверхтонкое взаимодействие с электронами за счет частичного перекрытия (гибридизации) электронных волновых функций, подобно взаимодействию ядерных спинов различных атомов в органических молекулах. Таким образом, ядерные спины донорных атомов в рассматриваемой кремниевой структуре представляются идеальными кандидатами для выбора в качестве кубитов.

Донорные атомы с ядерными спинами в полупроводниковой структуре предполагается расположить регулярным образом с достаточной
5.1. Полупроводниковый ЯМР квантовый компьютер (модель Кейна) 229

точностью каждый под «своим» управляющим металлическим затвором (затвор А), изолированным от поверхности кремния тонким диэлектриком (например, окисью кремния толщиной порядка нескольких нанометров). Затворы А образуют линейную решетку произвольной длины с периодом I и служат для индивидуального управления кубитами (рис. 5.1).

ЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧУЛЧЧЧЧ

Подложка

Рис. 5.1. Схематическое изображение двух ячеек полупроводниковой структуры, I ~ 20 нм [5.1].

Мелкие электронные примесные состояния доноров имеют сравнительно большое значение эффективного боровского радиуса, который и задает нанометр о вый масштаб расстояний в системе спинов-кубитов в полупроводниковой структуре. Для формирования таких структур предполагается воспользоваться приемами современной нанотехнологии, в частности, методами эпитаксиального выращивания, сканирующей зондовой нанолитографией в сверхвысоком вакууме на основе сканирующих туннельных и атомных силовых микроскопов, электроннолучевой и рентгеновской литографией [5.2].

Анализ принципов, заложенных в основу предложенного в [5.1] варианта полупроводникового ЯМР квантового компьютера был проведен затем в [5.3, 5.4], и особенно детально в [5.5], где были отмечены преимущества и недостатки исходного варианта и приводится ряд дополнительных соображений, развивающих эти принципы. В последующем мы рассмотрим эти соображения.
230

Глава 5

Для исключения влияния переходов между различными электронными спиновыми состояниями необходимо, чтобы электроны донорных атомов занимали только нижнее спиновое состояние в магнитном поле, то есть были полностью поляризованы Для этого необходимы низкие температуры, такие что Т <С 2/i^B/k. В полях В ^ 2Тл это соответствует температурам Т ^ 0,1 К, гораздо более низким, чем температура вымораживания орбитальных электронных состояний доноров. Следовательно, доноры будут оставаться, кроме того, и в неионизиро-ванном основном орбитальном S'-состоянии.

Отметим, что для упрощения конструкции полупроводникового ЯМР квантового компьютера желательно было бы использовать более высокие, чем приведенные выше рабочие температуры, а также более слабые внешние поля. Такая возможность была рассмотрена Кейном в [5.5]. Для достижения практически полной поляризации электронных спинов при гелиевых температурах и меньших значениях внешнего магнитного поля в [5.5] предлагалось использовать особого рода устройства, названные «спиновым холодильником», которые позволили бы создать состояния с высокой степенью поляризации электронных спинов, что эквивалентно существенному снижению спиновой температуры по сравнению с температурой решетки. Такое неравновесное состояние будет сохраняться в течение времени, определяемом временем спин-решеточной релаксации электронов Xi, которое при гелиевых температурах достаточно велико. Из таких холодильников можно было бы создать каскад, который бы позволил получать и поддерживать необходимую электронную поляризацию даже в отсутствие внешнего магнитного поля.
Предыдущая << 1 .. 79 80 81 82 83 84 < 85 > 86 87 88 89 90 91 .. 132 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed