Magyar kutatók mesterséges atomokra építenék a jövő kvantumszámítógépét

A kvantumszámítógépek alapját jelentő kvantumbitek gyakorlati megvalósításához járulhat hozzá a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen (BME) működő Nanoelektronika és Egzotikus Kvantumfázisok Lendület-kutatócsoportok új eredménye. A magyar kutatók -bármilyen furcsán hangzik is- mesterséges atomok  felhasználásával építenék a jövő kvantumszámítógépét — közölte a Magyar Tudományos Akadémia (MTA).

Egy atomban a protonokat magában foglaló atommag egy erős pozitív töltésű potenciált hoz létre, ami magához csapdázza a negatív töltésű elektronokat. Mint írják, a nanotechnológiának köszönhetően napjainkban mesterségesen is létre tudnak hozni pozitív csapdázó potenciált, amely képes elektronokat befogni. Az ilyen mesterséges atomok nagy előnye, hogy a becsapdázott elektronok számát a csapda hangolásával lehet változtatni. Mesterséges atomokat napjainkban már viszonylag elérhető technológiákkal, üzembiztosan létre lehet hozni. A magyar kutatók indium-arzenid félvezetőből készült, ötven-hatvan nanométer vastag és néhány mikrométer hosszú nanopálcákat használtak. A nanopálcákhoz fém kapuelektródák csatlakoztak, amelyekkel egy-egy kis térrészben csapdázni tudták az elektronokat, mesterséges atomot létrehozva. Ezután hozzákapcsolták e mesterséges atomokat egy szupravezető elektródához és megfigyelték, hogy mi történik. A kutatók nagy örömére létrejött az Yu-Shiba-Rusinov állapot (YSR), amit a szupravezető elektróda áramának mérésével tudtak vizsgálni. A kísérletekből kiderült, hogy ez esetben az YSR-állapot kiterjedése nagyságrendekkel nagyobb volt, mint a valódi atomok használatánál mért néhány nanométeres érték. Mesterséges atomok létrehozhatók egymástól ilyen távolságra, akár a mai nanotechnológiai eljárásokkal, ipari méretekben is. Ez az eredmény tehát utat nyit mesterséges, egymáshoz csatolt elemeket tartalmazó YSR-láncok elkészítése felé, amelyek új technológiai alapot jelenthetnek a kvantumszámítógépeknek.

Az eredményt a Nature Communications tudományos folyóirat közölte, különlegessége, hogy a munka nagy részét a BME „lendületes” kutatói vitték végig. A kutatás következő lépése, hogy a kutatók az így létrehozott YSR-állapotok kölcsönhatásait vizsgálják.