New-Tech Magazine | September 2021 | Digital Edition

שהספין היציב יותר של הגרעין יכול לשמש כקיוביט זיכרון לאחסון מידע הספין של האלקטרון. כמו כן, אפשר לשזור את שני סוגי הקיוביטים האלה. שזירה קוונטית היא תופעה במכניקתהקוונטיםהמשמשת כאבן היסוד של מחשוב קוונטי. היא מקצרת את זמן העברת המידע בין קיוביטים ויש לה תפקיד חיוני ביישומים קוונטים נוספים, ובהם תקשורת קוונטית. עד כה, התקנים שהשתמשו בשזירה קוונטית קוררו לטמפרטורות נמוכות מאוד הקרובות קלווין). 0 לאפס המוחלט ( כיום, קריאת מצב הספין השזור של הגרעין־אלקטרון היא אופטית ומצריכה שימוש במכשירים גדולים ומסורבלים. מילוש נסלדק: "אנחנו רוצים לקרוא את מצב הספין באופן חשמלי, מכיוון שכך נוכל למזער את הטכנולוגיה ולממש התקנים אלקטרוניים עם כמה יחידות ספין אלקטרון־גרעין שזורות על גבי שבב קוונטי אלקטרוני אחד. היחידות האלו יכולות לתקשר זו עם זו בשתי דרכים. הראשונה: אפשר למקם את היחידות קרוב מאוד, , אבל אז לא 50 nm לרוב במרחק קטן מ־ נוכל להבדיל ביניהן באמצעים אופטיים, בשל מגבלת העקיפה של גלי אור. זאת בעיה, מכיוון שבמצב כזה לא נוכל להפעיל כל יחידה בנפרד או להשתמש בהן ליצירת שערים קוונטיים שזורים. כפתרון לבעיה הזאת, הוספנו מגעים חשמליים מסביב שביחידות וכך אנחנו יכולים NV למרכזי ה־ לקרוא את מצב הספין של כל יחידה בנפרד." "במדידה חשמלית נקבעת הרזולוציה המרחבית אך ורק על פי גודל האלקטרודה, מה שמאפשר לנו למקם קיוביטים מבוססי ספין קרוב מאוד זה לזה וכך לבנות מערכות קוונטיות בקנה מידה ננומטרי, שבעזרתן נוכל להמשיך למזער את המוליכים למחצה. לאחרונה, השתמשנו בגישה הזאת בהצלחה למדידת מצב הספין של צברים גדולים של ספיניםשל גרעינים, אבל הפעילותהקוונטית הבסיסית מסתמכת על מניפולציה של קיוביטים בודדים וקריאת מצבם. בהקשר הזה, הדגמנו קריאה חשמלית של מצב בעזרת NV הספין של גרעין אחד במרכז ה־ קריאה חשמלית של מצב הספין בטמפרטורת החדר

עמדת העבודה האופטית עם מיקרוסקופ קוונטי בטמפרטורת החדר ששימש « בניסוי מדידת הספין של גרעין יחיד. IMEC קרדיט:

קלווין, אבל אלו טמפרטורות רחוקות מאוד מאלו שנדרשו באופן מסורתי עבור מערכות קוונטיות שאותן היה צריך לקרר לטמפרטורות של מיליקלווין וקרוב מאוד לאפס המוחלט. ליכולת לבצע פעולות קוונטיות בטמפרטורות גבוהות יותר יש השפעה עצומה על עתיד המחשוב הקוונטי, שכיום דורש מערכות קירור שצריכת האנרגיה הגדולה שלהן יוצרת צוואר בקבוק שמונע בניית מערכות גדולות יותר."

הספין של אלקטרון בודד", ממשיך מילוש נסלדק. "וגולת הכותרת, הדגמנו את כל זה בטמפרטורת החדר. אחד היתרונות של הקיוביטים האלה הוא שהם עובדים בטמפרטורת החדר. למרות הטמפרטורות הגבוהות, זמן הקוהרנטיות של הספין של הגרעין הוא עדיין כמה שניות. אמנם ביישומים קוונטיים מסוימים עדיין נקרר את המערכת לטמפרטורה של עשרות

המשמשת לקיטוב הספין של מרכז 532nm כיוון קרן הלייזר באורך גל של « וקריאת מצב הספין. החוקרים מכוונים את קרן הלייזר לתוך שבב קוונטי NV ה־ לצורך מניפולציה של MW המורכב ממשטח יהלום עם מגעים חשמליים ורצועות מצב הספין (לא מוצגים בתמונה). IMEC קרדיט:

New-Tech Magazine l 46