Kontrola spinu elektronu na rzecz obliczeń kwantowych
Od momentu powstania technologii komputerowej nasze rosnące potrzeby w zakresie technologii informacyjnych (IT) wymuszają rozwój szybszych komputerów o większych możliwościach przetwarzania. Obliczenia kwantowe mogą zrewolucjonizować dziedzinę obliczeń poprzez połączenie fizyki, matematyki i informatyki. Wykorzystują one algorytmy kwantowe, aby znacząco zwiększyć szybkość klasycznych obliczeń, a opierają się zasadniczo na właściwościach spinu elektronów w cząsteczce atomowej zwanej kropką kwantową (QD). Półprzewodnikowe kropki kwantowe należą do najbardziej obiecujących emiterów jednofotonowych, ponieważ integrują właściwości fotoniczne ze spinem jonu magnetycznego. Spinem magnetycznym można selektywnie manipulować, a zastosować go można do przechowywania informacji. Pomimo zaproponowania wielu technik manipulacji i odczytu spinu elektronów w kropkach kwantowych, cały proces pozostaje wyzwaniem. Problem ten podjęto w ramach finansowanego przez UE projektu pod nazwą "Manipulacja pojedynczym spinem w kierunku obliczeń kwantowych" (SESAM), którego celem było opracowanie nowych narzędzi eksperymentalnych do odczytu spinów elektronowych z jonów magnetycznych. Wcześniej członkowie projektu zademonstrowali budowę kropki kwantowej z pojedynczym jonem manganu (Mn) w jej wnętrzu. W ramach bieżącego projektu możliwe było odwrócenie orientacji spinu elektronu manganowego poprzez kontrolę procesu ekscytacji za pośrednictwem rekombinacji ciemnego ekscytonu. Umożliwia to kontrolowanie dynamiki spinu, co odgrywa zasadniczą rolę we wdrażaniu kwantowego przetwarzania informacji. Ponadto naukowcy skonstruowali odpowiednią sondę eksperymentalną oraz zoptymalizowali fundamentalne właściwości systemu w celu przeprowadzenia pomiarów z zastosowaniem technologii fotoluminescencji w wysokich polach magnetycznych. Sonda ta została poddana dalszym modyfikacjom, aby równocześnie dostarczała promieniowanie mikrofalowe do próbki w ramach metody manipulacji spinami elektronów manganowych. Jednakże naukowcy odkryli, że promieniowanie mikrofalowe nie wywiera żadnego wpływu na spiny pojedynczych jonów manganu. Podsumowując, w ramach projektu SESAM zbadano sposoby najefektywniejszej manipulacji spinem elektronowym pojedynczego jonu magnetycznego. Wyniki projektu dostarczają istotną wiedzę na temat technologii obliczeń kwantowych, która niezbędna jest w przyszłym rozwoju urządzeń kwantowego przetwarzania obliczeniowego.
