Opis projektu
Nanorurki węglowe umożliwiają badanie splątania kwantowego na dużą skalę
Nanorurki węglowe są doskonałym gospodarzem dla kubitów spinowych ze względu na swoje wyjątkowe właściwości elektroniczne i zdolność do zamykania elektronów w kropkach kwantowych. Projekt CNT-QUBIT finansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych ma na celu opracowanie skalowalnego, w pełni elektrycznego systemu, który umożliwi osiągnięcie splątania kwantowego, które jest wymagane do budowy komputerów kwantowych. W ramach projektu CNT-QUBIT wykorzystane zostaną oddziaływania spin-orbita do rotacji spinów i oddziaływania nadsubtelne do przechowywania informacji kwantowych. Działania w ramach projektu będą obejmować sprzężenie dwóch przestrzennie oddzielonych kubitów spinowych z pojedynczym rezonatorem elektrycznym, co będzie skutkować splątaniem, o ile są one nierozróżnialne w pomiarach. Informacje kwantowe w splątanych elektronowych kubitach spinowych zostaną przeniesione do spinów jądrowych węgla-13, które powinny posłużyć jako pamięć kwantowa o długich czasach koherencji.
Cel
The aim of this proposal is to use spin qubits defined in carbon nanotube quantum dots to demonstrate measurement-based entanglement in an all-electrical and scalable solid-state architecture. The project makes use of spin-orbit interaction to drive spin rotations in the carbon nanotube host system and hyperfine interaction to store quantum information in the nuclear spin states. The proposal builds on techniques developed by the principal investigator for fast and non-invasive read-out of the electron spin qubits using radio-frequency reflectometry and spin-to-charge conversion.
Any quantum computer requires entanglement. One route to achieve entanglement between electron spin qubits in quantum dots is to use the direct interaction of neighbouring qubits due to their electron wavefunction overlap. This approach, however, becomes rapidly impractical for any large scale quantum processor, as distant qubits can only be entangled through the use of qubits in between. Here I propose an alternative strategy which makes use of an intriguing quantum mechanical effect by which two spatially separated spin qubits coupled to a single electrical resonator become entangled if a measurement cannot tell them apart.
The quantum information encoded in the entangled electron spin qubits will be transferred to carbon-13 nuclear spins which are used as a quantum memory with coherence times that exceed seconds. Entanglement with further qubits then proceeds again via projective measurements of the electron spin qubits without risk of losing the existing entanglement. When entanglement of the electron spin qubits is heralded – which might take several attempts – the quantum information is transferred again to the nuclear spin states. This allows for the coupling of large numbers of physically separated qubits, building up so-called graph or cluster states in an all-electrical and scalable solid-state architecture.
Dziedzina nauki
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringinformation engineeringtelecommunicationsradio technologyradio frequency
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcomputer hardwarequantum computers
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensors
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
WC1E 6BT London
Zjednoczone Królestwo