量子輸送は弾道的になります

IBMの科学者JohannesGoothは、ナノスケールの電子機器と量子に焦点を当てています物理学。

査読付きジャーナルNanoLettersに本日発表された、IBMの科学者は、シリコンに統合されたIII-V半導体ナノワイヤーを介して初めて電子を発射しました。この成果は、高度な強力な計算システムで使用される将来の集積回路用の高度な量子細線デバイスの基礎を形成します。

IBMの科学者であり、論文の筆頭著者であるJohannes Gooth博士が、このQ＆Aで論文について説明しています。

論文のタイトルは、弾道1次元InAsナノワイヤクロスジャンクション相互接続です。 「弾道」を読んだとき、かなり大きなミサイルが思い浮かびますが、ここではナノスケールでこれを行っています。これがもたらす課題について話していただけますか？

ヨハネスグース（JG）： はい、これは非常に似ていますが、もちろんスケールは大きく異なります。電子は1つの接触電極から発射され、反対側の電極に当たるまで散乱されることなくナノワイヤを通過します。ナノワイヤは電子の完全なガイドとして機能するため、この電子の完全な量子情報（エネルギー、運動量、スピン）を損失なく転送できます。

これをクロスジャンクションで行うことができるようになりました。これにより、量子情報を完全に送信できる電子パイプネットワークを構築できます。課題は、ナノスケールで内部に散乱体がない、幾何学的に非常に明確に定義された材料を製造することです。テンプレートを利用した選択的エピタキシーまたはTASEプロセスは、ここIBMチューリッヒラボで同僚によって開発されたもので、これが初めて可能になりました。

この調査は、他の場所で進行中の他の活動とどのように比較されますか？

JG： 最も重要なことは、光学および超伝導量子アプリケーションと比較して、この技術はスケーラブルであり、標準的な電子機器やCMOSプロセスと互換性があります。

ユニバーサル量子コンピューターの構築を検討しているとき、量子輸送にはどのような役割がありますか？

JG： 量子輸送は不可欠な要素だと思います。量子情報技術の全力を発揮したい場合は、すべてを弾道的に接続する必要があります。完全に弾道的に（量子）接続された量子システムは、従来の接続システムと比較して、指数関数的に大きな計算状態空間を持ちます。

また、前述のように、電子機器はスケーラブルです。さらに、ナノワイヤ構造と超伝導体を組み合わせることで、トポロジカルに保護された量子コンピューティングが可能になり、フォールトトレラントな計算が可能になります。これらは、他の手法と比較した場合の主な利点です。

既存のプロセスを使用してこれをどれだけ簡単に製造できますか？次のステップは何ですか？

JG： 当社のデバイスは既存のCMOSプロセスおよびテクノロジーに完全に統合されているため、これは当社の技術の大きな利点です。

あなたの研究の次は何ですか？

JG： 次のステップは、電子量子計算部品を取り付けることによる、十字架の機能化です。マヨラナ編組用の超電導/ナノワイヤーハイブリッドデバイスの構築を開始し、量子ドットを取り付けます。

ここにユニバーサル量子コンピューターがあります。

弾道1次元InAsナノワイヤクロスジャンクション相互接続 Johannes Gooth、Mattias Borg、Heinz Schmid、Vanessa Schaller、Stephan Wirths、Kirsten E Moselund、Mathieu Luisier、Siegfried Karg、Heike Riel、Nano Letters、 DOI： 10.1021 / acs.nanolett.7b00400、公開日（ウェブ）：2017年3月23日

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