Физики разработали устройство, создающее поляризованные квантовые потоки

Снимок с атомного силового микроскопа: цветными стрелками показаны траектории "дырок" с разным спином (фото с сайта sciencedaily.com)

Профессор Леонид Рохинсон (Leonid Rokhinson) и его коллеги из американского университета Пардью (Purdue University) создали устройство, которое может оказаться ключевым компонентом будущих квантовых компьютеров и так называемой спинтроники.

Новое устройство способно разделять потоки квантовых частиц надвое, сортируя их по спину.

Это — принципиальный прорыв, который сделает реальностью необычные логические схемы, основанные на квантовой механике.

В своём эксперименте в качестве частиц учёные выбрали "дырки", которые путешествовали по полупроводнику — арсениду галлия.

Как говорят авторы работы, "дырки", наравне с электронами их порождающими, также обладают квантовыми свойствами и, в частности, спином.

Для сортировки потока "дырок" устройство нанометрового масштаба использует сфокусированное магнитное поле в зазоре сложной формы.

Частицы перепрыгивают с контакта на контакт по кривой траектории (как в циклотроне), радиус которой зависит от их спина и, соответственно, попадают по разные стороны разделяющего их элемента устройства.

Помимо сочетания определённых материалов в этом устройстве и сконцентрированного магнитного поля, для реализации эффекта сортировки учёным потребовалось охладить всю установку до нескольких градусов выше абсолютного нуля.

На таком принципе можно построить схему для разделения самых различных частиц.

В будущих же квантовых компьютерах способ чтения квантового состояния частиц — один из самых больших вызовов, так как в полупроводниках взаимодействие частиц с прочей материей (или их поведение), определяемое их спином, в триллионы раз слабее, чем взаимодействие, определяемое их зарядом.

Сейчас команда создаёт аналогичное устройство, для работы с потоком электронов, а далее намерена соединить все эти части в единое целое, чтобы создать транзистор, работающий со спином частиц.

Источник: Membrana.ru

Обсудить на форуме