Australiska forskare har undersökt nya riktningar för att skala upp qubits-med hjälp av spin-orbit-kopplingen av atom qubits-och lägger till en ny uppsättning verktyg till vapenhuset.

Koppling av spinn-bana, kopplingen av qubits orbital- och spin -frihetsgrad, tillåter manipulering av qubit via elektrisk, snarare än magnetfält. Genom att använda den elektriska dipolkopplingen mellan qubits kan de placeras längre ifrån varandra, vilket ger flexibilitet i spånframställningsprocessen.

I ett av dessa tillvägagångssätt, publicerad i Vetenskapliga framsteg , ett team av forskare under ledning av UNSW-professor Sven Rogge undersökte koppling av en boratom i kisel.

"Enstaka boratomer i kisel är ett relativt outforskat kvantsystem, men vår forskning har visat att koppling med spinn-omlopp ger många fördelar för att skala upp till ett stort antal qubits inom kvantberäkning, säger professor Rogge, Programchef vid Center for Quantum Computation and Communication Technology (CQC2T).

Efter tidigare resultat från UNSW -teamet, publicerades förra månaden i Fysisk granskning X , Rogges grupp har nu fokuserat på att tillämpa snabb avläsning av centrifugeringstillståndet (1 eller 0) för bara två boratomer i en extremt kompakt krets som alla finns i en kommersiell transistor.

"Boratomer i kisel kopplar effektivt till elektriska fält, möjliggör snabb qubit -manipulation och qubit -koppling över stora avstånd. Den elektriska interaktionen möjliggör också koppling till andra kvantsystem, öppna möjligheterna för hybridkvantsystem, säger Rogge.

En annan ny forskning av professor Michelle Simmons team vid UNSW har också belyst rollen som spinnbana koppling i atombaserade qubits i kisel, denna gång med fosforatom qubits. Forskningen publicerades nyligen i npj Quantum Information .

Forskningen avslöjade överraskande resultat. För elektroner i kisel - och i synnerhet de som är bundna till fosfordonator -qubits - betraktades spinnbana som vanligt svag, vilket ger upphov till sekunder långa centrifugeringstider. Dock, de senaste resultaten avslöjade en tidigare okänd koppling av elektronspinnet till de elektriska fälten som vanligtvis finns i enhetsarkitekturer skapade av kontrollelektroder.

"Genom noggrann inriktning av det yttre magnetfältet med de elektriska fälten i en atomkonstruerad enhet, vi hittade ett sätt att förlänga dessa centrifugeringstider till minuter, "säger professor Michelle Simmons, Direktör, CQC2T.

"Med tanke på de långa centrifugeringstiderna och de tekniska fördelarna med kisel, denna nyupptäckta koppling av donatorspinnet med elektriska fält ger en väg för elektriskt drivna spinnresonanstekniker, lovande selektivitet med hög qubit, säger Simmons.

Båda resultaten belyser fördelarna med att förstå och kontrollera spinbana-koppling för storskaliga kvantberäkningsarkitekturer.

Kommersialiserar kisel -kvantberäknings -IP i Australien

Sedan maj 2017 har Australiens första kvantdatorföretag, Silicon Quantum Computing Pty Limited (SQC), har arbetat med att skapa och kommersialisera en kvantdator baserad på en serie immateriella rättigheter som utvecklats vid Australian Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology (CQC2T). Målet är att till 2022 producera en 10-qubit prototypenhet i kisel som föregångare till en kiselbaserad kvantdator i kommersiell skala.

Förutom att utveckla sin egen teknik och immateriella rättigheter, SQC kommer att fortsätta att arbeta med CQC2T och andra deltagare i australiensiska och internationella kvantdatorekosystem, för att bygga och utveckla en kiselkvantberäkningsindustri i Australien och, i sista hand, att ta med sina produkter och tjänster till de globala marknaderna.