用石墨烯创建量子位
2017-05-22 00:00:00   来源：新材料在线   评论：0 点击：

概要：在生产量子计算机的竞争中，许多项目正在寻求一种制造稳定量子位的方法，这意味着它们不会受到环境变化的影响。这通常需要能够在非常低的温度下运行的高度非线性非耗散元件。

为了实现这个目标，EPFL光子和量子测量实验室LPQM（STI / SB）的研究人员研发了一种基于石墨烯的非线性的量子电容器，这种电容器属于二维（2D）材料且可与超导电路的低温条件兼容。当连接到电路时，该容器具有产生稳定量子位的潜力，并且还具有其它优点，例如：与它其已知的非线性低温器件相比更容易制造，并且对电磁干扰的敏感性更低。在《2D材料和应用》发表了这项研究。

正常数字计算机是由0或1组成的二进制代码进行操作。在量子计算机中，这些位可以由同时处于两个状态的量子位替代，具有任意叠加功能。这显着提高了其对某些类别应用程序的计算和存储容量。但量子位并不容易制造：量子现象的产生需要较为严苛的条件，其中包括极低的温度。

为了产生稳定的量子位，一种可行的方法是使用超导电路，其中大部分电路基于约瑟夫逊效应运行。但是这些电路难以构建而且这种电路对杂乱的磁场很敏感。这意味着最终的电路必须有非常好的热和电磁屏蔽处理功能，这种处理工作限制了电路的集成。

EPFL的LPQM，是不那么庞大且不太容易受到外界干扰的地方，在这了他们已经找到了制造这种电容器的简单方法。它由夹在两个石墨烯片之间的绝缘氮化硼组成。由于这种夹层结构和石墨烯的特殊性质，进入的电荷与生成的电压成比例。这种非线性关系是产生量子位过程中的必要步骤。该设备可以显著改善量子信息的处理方式，同时也有其他潜在的应用。它可以用于创建非线性的太赫兹高频电路，或者用于混合器、放大器和光子之间的超强耦合。