Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Connecting the (quantum) dots

27.02.2013
New spin technique moves researchers at the University of Pittsburgh and Delft University of Technology closer to creating the first viable high-speed quantum computer

Recent research offers a new spin on using nanoscale semiconductor structures to build faster computers and electronics. Literally.

University of Pittsburgh and Delft University of Technology researchers reveal in the Feb. 17 online issue of Nature Nanotechnology a new method that better preserves the units necessary to power lightning-fast electronics, known as qubits (pronounced CUE-bits). Hole spins, rather than electron spins, can keep quantum bits in the same physical state up to 10 times longer than before, the report finds.

"Previously, our group and others have used electron spins, but the problem was that they interacted with spins of nuclei, and therefore it was difficult to preserve the alignment and control of electron spins," said Sergey Frolov, assistant professor in the Department of Physics and Astronomy within Pitt's Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences, who did the work as a postdoctoral fellow at Delft University of Technology in the Netherlands.

Whereas normal computing bits hold mathematical values of zero or one, quantum bits live in a hazy superposition of both states. It is this quality, said Frolov, which allows them to perform multiple calculations at once, offering exponential speed over classical computers. However, maintaining the qubit's state long enough to perform computation remains a long-standing challenge for physicists.

"To create a viable quantum computer, the demonstration of long-lived quantum bits, or qubits, is necessary," said Frolov. "With our work, we have gotten one step closer."

The holes within hole spins, Frolov explained, are literally empty spaces left when electrons are taken out. Using extremely thin filaments called InSb (indium antimonide) nanowires, the researchers created a transistor-like device that could transform the electrons into holes. They then precisely placed one hole in a nanoscale box called "a quantum dot" and controlled the spin of that hole using electric fields. This approach— featuring nanoscale size and a higher density of devices on an electronic chip—is far more advantageous than magnetic control, which has been typically employed until now, said Frolov.

"Our research shows that holes, or empty spaces, can make better spin qubits than electrons for future quantum computers."

"Spins are the smallest magnets in our universe. Our vision for a quantum computer is to connect thousands of spins, and now we know how to control a single spin," said Frolov. "In the future, we'd like to scale up this concept to include multiple qubits."

Coauthors of the paper include Leo Kouwenhoven, Stevan Nadj-Perge, Vlad Pribiag, Johan van den Berg, and Ilse van Weperen of Delft University of Technology; and Sebastien Plissard and Erik Bakkers from Eindhoven University of Technology in the Netherlands.

The paper, "Electrical control over single hole spins in nanowire quantum dots," appeared online Feb. 17 in Nature Nanotechnology. The research was supported by the Dutch Organization for Fundamental Research on Matter, the Netherlands Organization for Scientific Research, and the European Research Council.

Frolov and his Netherlands colleagues were recent winners of the 2012 Newcomb Cleveland Prize, an annual honor awarded to the author/s of the best research article/report appearing in Science, which is published weekly by the American Association for the Advancement of Science (AAAS). Read more about the award here: http://news.aaas.org/2012_annual_meeting/0215research-probing-a-quantum-phase-transition-wins-the-2011-aaas-newcomb-cleveland-prize-supported-by-affymetrix.shtml

2/26/13/mab/cjhm

B. Rose Huber | EurekAlert!
Further information:
http://www.pitt.edu

More articles from Physics and Astronomy:

nachricht Space radiation won't stop NASA's human exploration
18.10.2017 | NASA/Johnson Space Center

nachricht Study shows how water could have flowed on 'cold and icy' ancient Mars
18.10.2017 | Brown University

All articles from Physics and Astronomy >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

18.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

18.10.2017 | Messenachrichten

»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik