Diamond digabungkan ke carbon nanotube dapat digunakan untuk pemrosesan informasi kuantum

UNBOXING G-SHOCK ORIGINAL GBD 800UC 8DR (INDONESIA) (Juni 2019).

Anonim

(Phys.org) - Dengan hati-hati menempatkan sepotong kecil berlian dalam beberapa nanometer dari nanotube karbon, dan kemudian mengirimkan arus listrik melalui nanotube, peneliti telah merancang perangkat yang suatu hari bisa membentuk blok bangunan pemrosesan informasi kuantum sistem. Dalam studi baru-baru ini, mereka telah menunjukkan bahwa pasangan getaran mekanik nanotube elektrik pada sifat-sifat magnetik (atau spin) dari cacat pada intan. Kopling ini memungkinkan untuk status kuantum dari nanotube dan berlian untuk ditransfer ke satu sama lain serta ke berlian kedua yang diposisikan beberapa mikrometer.

Para peneliti, Peng-Bo Li et al., Telah mempublikasikan makalah tentang perangkat kuantum hibrida baru dalam edisi terbaru Physical Review Letters.

Berlian dan karbon nanotube, yang keduanya karbon allotropes, masing-masing memiliki sifat unik mereka sendiri yang membuat membangun perangkat seperti itu mungkin. Diamond mengandung cacat yang disebut pusat-pusat kekosongan nitrogen yang memancarkan cahaya merah terang yang sangat koheren. Sifat-sifat optik cacat dapat dikendalikan dengan baik sehingga mereka menempati salah satu dari dua keadaan yang berbeda, yang memungkinkan cacat untuk bertindak sebagai qubit. Karbon nanotube, untuk bagian mereka, terkenal karena sifat mekanik dan listrik mereka yang sangat menguntungkan.

Berlian dan nanotube karbon telah dipelajari secara luas sebagai entitas yang terpisah, tetapi jarang bersama sebagai perangkat terintegrasi. Baru-baru ini, penelitian terkait telah menunjukkan bahwa pusat-pusat nitrogen-intan dalam berlian dapat digabungkan ke resonator mekanis, seperti kantilever bergetar, sehingga sifat magnetik (spin) dari berlian digabungkan dengan gerakan mekanis resonator. Namun, kekuatan kopling di perangkat ini selalu relatif lemah.

Pekerjaan baru memperluas ide ini dengan menggabungkan pusat nitrogen-lowongan dalam berlian ke nanotube karbon, yang dapat dibuat beresonansi dengan mengirimkan arus listrik 60-µA melaluinya. Para peneliti menjelaskan bahwa kopling antara nanotube dan cacat berlian terjadi karena alasan yang sama bahwa arus listrik menciptakan medan magnet di dekatnya, tetapi pada skala kuantum.

"Perangkat ini sesuai dengan versi kuantum percobaan klasik Oersted: kawat pembawa arus menciptakan medan magnet di sekitarnya, yang akan menghasilkan gaya yang bekerja pada jarum magnet, " Li, seorang fisikawan di RIKEN di Saitama, Jepang, dan Xi. -an Jiaotong University di China, mengatakan pada Phys.org.

Karena sifat luar biasa dari dua alotrop karbon, perangkat hibrida yang dihasilkan menunjukkan kekuatan kopling magnetik yang tiga lipat lebih kuat dari perangkat terkait sebelumnya. Interaksi antara dua komponen juga dapat disetel dengan mengendalikan arus listrik melalui nanotube.

Proposal peneliti juga menunjukkan bahwa status quantum dari pusat nitrogen-lowongan dan nanotube dapat ditransfer ke satu sama lain ketika mereka digabungkan, serta ke pusat nitrogen-kekar berlian jauh yang digabungkan ke mode getar yang sama dari nanotube. Di masa depan, pusat-pusat kekosongan nitrogen dapat digunakan sebagai qubit, dan kemampuan untuk secara cepat dan efisien mengontrol status qubit ini dapat membentuk basis sistem pemrosesan informasi kuantum, dan juga digunakan sebagai sensor skala nano.

"Perangkat ini dapat digunakan untuk secara mekanis menangani gerbang logika kuantum berdasarkan putaran listrik dan bisa berfungsi sebagai sensor nano baru untuk mendeteksi tekanan kecil, suhu, listrik, dan perubahan medan magnet dalam ilmu fisik dan kehidupan, " kata Li.

Para peneliti juga menemukan bahwa perangkat ini berperilaku sangat mirip dengan perangkat elektrodinamika rongga kuantum (QED), sehingga perbaikan lebih lanjut dapat dilakukan dengan menerapkan kekayaan pengetahuan pada rongga QED ke perangkat baru.

menu
menu