admin-ftian (Page 13)

Методы численного анализа и статистического моделирования с учётом влияния квантовых шумом, а также результатов экспериментальных и технологических исследований позволяют дать исчерпывающую оценку качеству и эффективности проектируемых квантовых регистров. Посредством обратной связи развитый подход позволяет наилучшим образом распорядиться имеющимися ресурсами для оптимизации процесса разработки квантовых информационных технологий.

На рисунке слева вверху иллюстрируется динамика квантовой системы в фазовом пространстве, справа вверху – разрушение сцепленности в квантовых операциях под действием шума, слева внизу –  визуализация хи-матрицы для вентиля CNOT под действием деполяризующего шума, справа внизу- восстановление квантового состояния в задаче исследования явления фотоупругости.

Ю.И. Богданов, В.Ф. Лукичёв, С.А. Нуянзин , А.А. Орликовский.  Квантовые шумы и контроль качества элементной базы квантовых компьютеров на сверхпроводниковых фазовых кубитах // Микроэлектроника. 2012. Т.41. №6. с.387-398.

Yu.I. Bogdanov, A.Yu. Chernyavskiy, A.S. Holevo, V.F. Luckichev, A.A. Orlikovsky.Modeling of quantum noise and the quality of hardware components of quantum computers// Proceedings of SPIE. 2013. V. 8700. Art. 87001A.

Yu. I. Bogdanov, A. A. Kalinkin, S. P. Kulik, E. V. Moreva, V. A. Shershulin. Quantum polarization transformations in anisotropic dispersive medium //  New Journal of Physics. 2013. V.15. 035012. 24 p 

Впервые предложен когерентный квантовый бит (кубит), использующий для хранения и переработки информации пространственные степени свободы электрона в полупроводниковой наноструктуре. Конструкция кубита основывается на симметричной паре квантовых точек, разделённых туннельным барьером.  Логические «0» и «1» кодируются не спином электрона, а его пространственным положением в соответствующей точке. Доказано, что, с учётом всех основных механизмов потери когерентности: рассеяния электрона на акустических и оптических фононах, взаимодействия с электромагнитным окружением и контактами, существует область параметров с высокой степенью когерентности пространственных состояний электрона в двойной точке, достаточной для эффективной квантовой обработки информации.

1. Fedichkin, M. Yanchenko, K.A. Valiev. Novel coherent quantum bit using spatial quantization levels in semiconductor quantum dot. Nanotechnology, V. 11, pp. 387-391 (2000).

Показано, что с помощью комбинации однофотонного поля полупроводникового резонатора и поля электростатического затвора можно добиться реализации произвольных одно- и двухкубитных вентилей на зарядовых кубитах. Разработана простая и эффективная схема генерации запутанных девятикубитных состояний Шора.

Tsukanov A.V.Photon-assisted conditionality for double-dot charge qubits in a single-mode cavity // Phys. Rev. A. 2012. V. 85. P. 012331.

Внешний управляющий лазерный импульс вызывает циклическую эволюцию электрона в структуре, если его частота равна частоте перехода, соответствующей одной из восьми зарядовых конфигураций кластера. Этот процесс приводит к фазовому сдвигу данного трехкубитного состояния. Продемонстрирована возможность осуществить произвольную квантовую операцию в логическом подпространстве трех кубитов.

Tsukanov A.V. Indirect coupling in a cluster of quantum-dot-based charge qubits // Journ. Comp. Theor. Nanoscience.A Special Issue on Technology Trends and Theory of Nanoscale Devices for Quantum Applications.2010. V. 7. P. 1727.

Одиночный NV-центр, помещенный в высокодобротный дисковый резонатор, играет роль спинового кубита, эволюцией которого управляют микроволновые, электрические и оптические импульсы. Кубит взаимодействует с полем резонатора путем когерентного обмена фотонами. Запутывание состояний двух произвольных центров происходит за счет регулирования их оптических частот относительно частоты волновода посредством электростатического управления.

Схема квантового регистра из пяти NV-кубитов на основе квазилинейной фотонной наноструктуры. Частоты w_a,k оптических переходов центров контролируются при помощи электрического поля, создаваемого системой затворов, на которые подаются разности потенциалов V_k (k = 1 – 5). Показана схема настройки частоты первого центра в резонанс с частотой w_w моды волновода.

ЦукановА.В., Катеев И.Ю., Орликовский А.А.Квантовый регистр на основе алмазного волновода с NV-центрами // Тр. ФТИАН; Т.22. М.: Наука. 2012. С. 23.

Впервые продемонстрировано фундаментальное квантование проводимости наноконтактов молибдена. Эксперимент проводился при комнатной температуре и нормальных условиях посредством пьезомеханического перемещения двух молибденовых проводников.  Удалось наблюдать ступенчатое возрастание сопротивления контакта. Полученные гистограммы проводимости демонстрируют пик, соответствующий одному кванту проводимости.

Л. Федичкин, А. Борисов, А. Конин, Р. Петрухненко, М. Чернышев, В. Рубаев. Влияние квантовых эффектов на электронный транспорт в молибденовых наноконтактах. Микроэлектроника, т. 41, с. 5-9 (2012)

Разработана эффективная программа квантового моделирования полевых нанотранзисторов на основе структур «кремний на изоляторе».  Проведен расчет характеристик нанотранзисторов с учетом типичных неоднородностей в канале.

1. Vyurkov, I. Semenikhin, S. Filippov, and A. Orlikovsky. Quantum simulation of an ultrathin body field-effect transistor with channel imperfections. Solid-StateElectronics,V. 70, pp. 106–113 (2012).

Предложена конструкция квантового компьютера в канале полевого транзистора и создана программа его моделирования. Кубитами являются электроны в двойных квантовых точках, состояния  которых формируются и управляются потенциалами затворов с размерами 10-20нм при температуре 4К, толщина кремниевого канала 2-4 нм. При работе компьютера не происходит перемещения заряда между квантовыми точками. Работа компьютера основана только на фазовых состояниях кубитов. Для измерения конечного состояния кубитов предложено использовать кулоновскую блокаду тока, протекающего через канал, при наличии электрона в измеряемой квантовой точке.

102. Filippov, V. Vyurkov, and A. Orlikovsky. Quantum computing on silicon-on-insulator structure. VII Workshop of the European Network on Silicon on Insulator Technologies (EUROSOI-2011), January 17-19 2011, Granada, Spain, Conference Proceedings, pp. 101-102.
103. Vyurkov, S. Filippov, and L. Gorelik, Quantum computing based on space states without charge transfer. Physics Letters A 374 (2010) 3285-3291.
104. Rudenko, V. Vyurkov, S. Filippov, A. Orlikovsky, «Measurement of charge and spin qubits in a transistor channel» // International Conference on Micro- and Nano-Electronics 2012, Moscow, Russia, October 1-5, 2012, Book of Abstracts, p. P2-14.

Впервые показано, что в баллистических полевых транзисторах с каналом из двухслойного графена может проявляться скачок проводимости при низких температурах, как в одномерных проводниках.  При комнатной температуре транзистор обладает высокой крутизной в открытом состоянии, на порядок превосходящей крутизну кремниевых полевых нанотранзисторов.

1. Svintsov, V. Vyurkov, S. Yurchenko, T. Otsuji, and V. Ryzhii. Hydrodynamic model for electron-hole plasma in graphene.J. Appl. Phys., 111, 083715 (2012).
2. Svintsov, V. Vyurkov, V. Ryzhii, and T. Otsuji. Effect of ‘‘Mexican Hat’’ on GrapheneBilayer Field-Effect Transistor Characteristics. JapaneseJournalofAppliedPhysics, V.50, (2011) 070112.

Предложена конструкция и разработана программа моделирования полностью графеновых туннельных транзисторов. Основным элементом конструкции является короткий зазор между контактами истока и стока, туннельный ток через этот зазор управляется напряжением на затворах. Подобные транзисторы совмещают высокий ток открытого состояния, свойственный каналам из графена, с низким током закрытого состояния и наличием насыщения тока в открытом состоянии, что присуще полупроводниковым каналам. Открывается перспектива создания полностью графеновых цифровых схем, в которых и соединения между элементами выполнены из графена.

Svintsov D., Vyurkov V., Burenkov A., Oechsner R.,Lukichev V., and Orlikovsky A. Tunnel FET with graphene channels, Semiconductors, Vol. 47, No. 2, 2013, pp. 279–284.