.Femtosecond Lasers Spearhead the Quantum Computing Revolution

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펨토초 레이저, 양자 컴퓨팅 혁명을 선도하다

추상 양자 기술 컨셉 아트 일러스트레이션

주제:암사슴로렌스 버클리 국립 연구소양자 컴퓨팅큐비트 Theresa Duque, Lawrence BERKELEY NATIONAL LABORATORY 2024년 6월 14일 추상 양자 기술 컨셉 아트 일러스트레이션

로렌스 버클리 국립 연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)의 연구원들은 펨토초 레이저와 수소 도핑을 사용하여 실리콘에서 큐비트를 생성하고 제어하는 방법을 개발했습니다. 이는 확장 가능한 양자 네트워크 및 양자 인터넷을 위한 정확한 큐비트 배치 및 연결을 가능하게 함으로써 양자 컴퓨팅에 혁명을 일으킬 가능성이 있습니다. 신용: SciTechDaily.com

Berkeley Lab의 새로운 기술은 펨토초 레이저와 수소를 사용하여 실리콘에 큐비트를 정확하게 생성하여 확장 가능한 양자 컴퓨팅 및 네트워크에 대한 전망을 발전시킵니다. 버클리 연구소 연구원들은 확장 가능한 양자 컴퓨터에 더 가까워질 수 있는 주요 발전을 보고했습니다. 큐비트 형성에서 수소의 역할을 탐구하는 실험에서 펨토초 레이저를 사용하여 연구원들은 대규모 제조를 위해 실리콘에서 통신 대역 광학 큐비트의 형성을 프로그래밍하는 방법을 개발했습니다.

이 기술은 현재의 실리콘 기반 컴퓨팅 인프라를 기반으로 미래의 확장 가능한 양자 컴퓨터를 구현할 수 있습니다.

카우샬리아 주리아

카우샬리아 주리아 실험실에서 Kaushalya Jhuria가 실리콘 큐비트를 만드는 데 사용되는 실험 설정의 일부인 전자 장치를 테스트하고 있습니다. 출처: Thor Swift/Berkeley Lab

양자 컴퓨팅의 잠재력과 과제 양자 컴퓨터는 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터보다 수백만 배 더 빠르게 인류 건강, 약물 발견, 인공 지능 의 복잡한 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

양자 컴퓨터 네트워크는 이러한 발견을 더욱 빠르게 발전시킬 수 있습니다. 그러나 그런 일이 일어나기 전에 컴퓨터 산업에는 수십억 개의 큐비트(또는 양자 비트)를 원자 정밀도로 연결하는 안정적인 방법이 필요합니다. 그러나 큐비트를 연결하는 것은 연구 커뮤니티에 도전이었습니다. 일부 방법은 매우 높은 온도의 급속 어닐링 오븐에 전체 실리콘 웨이퍼를 넣어 큐비트를 형성합니다.

이러한 방법을 사용하면 큐비트가 실리콘 결정 격자의 결함(색상 중심 또는 양자 방출기라고도 함)에서 무작위로 형성됩니다. 그리고 큐비트가 재료에서 정확히 어디에 있는지 알지 못하면 연결된 큐비트의 양자 컴퓨터를 실현하기 어려울 것입니다.

큐비트 생성 및 제어의 획기적인 진전

그러나 이제 큐비트를 연결하는 것이 곧 가능할 수도 있습니다. 로렌스 버클리 국립 연구소(Berkeley Lab)가 이끄는 연구팀은 펨토초 레이저를 사용하여 실리콘에 수소를 도핑함으로써 필요에 따라 정밀하게 큐비트를 생성하고 "절멸"하는 최초의 사례라고 밝혔습니다. 이러한 발전을 통해 프로그래밍 가능한 광학 큐비트 또는 "스핀 광자 큐비트"를 사용하여 원격 네트워크를 통해 양자 노드를 연결하는 양자 컴퓨터가 가능해질 수 있습니다 .

또한 현재의 광섬유 정보 기술보다 더 안전할 뿐만 아니라 더 많은 데이터를 전송할 수 있는 양자 인터넷을 발전시킬 수도 있습니다. "이것은 업계가 큐비트 제조 및 품질 관리의 과제를 극복할 수 있는 잠재적인 새로운 경로를 개척할 수 있습니다." – Thomas Schenkel, 가속기 기술 및 응용 물리학 부문 선임 과학자 확장 가능한 양자 아키텍처에 대한 비전 “확장 가능한 양자 아키텍처 또는 네트워크를 만들려면 원하는 위치에서 주문형으로 안정적으로 형성할 수 있는 큐비트가 필요합니다.

-이를 통해 큐비트가 재료의 어디에 있는지 알 수 있습니다. 이것이 바로 우리의 접근 방식이 중요한 이유입니다.”라고 Berkeley Lab의 ATAP(가속기 기술 및 응용 물리학) 부서의 박사후 연구원인 Kaushalya Jhuria는 말했습니다. 그녀는 Nature Communications 저널에 게재된 기술을 설명하는 새로운 연구의 첫 번째 저자입니다 . "특정 큐비트가 어디에 있는지 알면 이 큐비트를 시스템의 다른 구성 요소와 연결하고 양자 네트워크를 만드는 방법을 결정할 수 있기 때문입니다." Berkeley Lab ATAP 부서의 융합 과학 및 이온 빔 기술 프로그램 책임자인 수석 연구원인 Thomas Schenkel은 "이것은 업계가 큐비트 제조 및 품질 관리의 과제를 극복할 수 있는 잠재적인 새로운 경로를 개척할 수 있습니다."라고 말했습니다.

그의 그룹은 학생들이 컬러 센터/큐비트 과학 및 기술에 몰입하게 될 인력 개발에 관한 DOE Fusion Energy Sciences가 자금을 지원하는 RENEW 프로젝트의 일환으로 6월에 하와이 대학의 첫 번째 학생 집단을 주최할 예정입니다. 프로그래밍 가능한 제어를 통해 실리콘에 큐비트 형성 새로운 방법은 가스 환경을 사용하여 실리콘에 "컬러 센터"라고 하는 프로그래밍 가능한 결함을 형성합니다. 이러한 컬러 센터는 특수 통신 큐비트 또는 "스핀 광자 큐비트"의 후보입니다. 이 방법은 또한 초고속 펨토초 레이저를 사용하여 큐비트가 정확히 형성되어야 하는 정확한 지점에서 실리콘을 어닐링합니다.

레이저는 1조분의 1초 이내에 매우 짧은 에너지 펄스를 먼지 한 점 크기의 집중된 대상에 전달합니다. 스핀 광자 큐비트는 전자 스핀으로 인코딩된 정보를 장거리에 걸쳐 전달할 수 있는 광자를 방출합니다. 이는 안전한 양자 네트워크를 지원하는 데 이상적인 특성입니다. 큐비트는 1, 0 또는 1과 0 사이의 모든 것을 의미하는 중첩의 세 가지 상태로 데이터를 인코딩하는 양자 정보 시스템의 가장 작은 구성 요소입니다.

캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 버클리 랩 재료과학 부문 교수이자 전기공학 및 컴퓨터 과학(EECS) 교수인 부바카르 칸테의 도움을 받아, 연구팀은 근적외선 감지기를 사용하여 광학(광발광) 신호를 조사하여 결과적으로 나타나는 색상 중심을 특성화했습니다.

-그들이 발견한 것은 그들을 놀라게 했습니다. Ci 센터라고 불리는 양자 방출체입니다. 간단한 구조, 실온에서의 안정성, 유망한 스핀 특성 덕분에 Ci 센터는 텔레콤 대역에서 광자를 방출하는 흥미로운 스핀 광자 큐비트 후보입니다. "우리는 문헌에서 Ci가 실리콘에서 형성될 수 있다는 것을 알고 있었지만, 우리의 접근 방식으로 실제로 이 새로운 스핀 광자 큐비트 후보를 만들 것이라고는 예상하지 못했습니다."라고 Jhuria는 말했습니다.

실리콘의 고품질 컬러 센터(큐비트)

실리콘의 고품질 컬러 센터(큐비트) 초고속 레이저 펄스(펨토초 또는 1천조분의 1초)를 사용하여 특정 위치에 실리콘에 고품질 색상 센터(큐비트)를 생성하는 새로운 방법을 예술적으로 묘사한 것입니다. 오른쪽 상단의 삽입 그림은 큐비트에서 실험적으로 관찰된 광학 신호(광발광)를 보여주며 해당 구조는 하단에 표시됩니다. 출처: Kaushalya Jhuria/Berkeley Lab

잠재력과 미래 방향

-연구진은 수소가 존재하는 상태에서 낮은 펨토초 레이저 강도로 실리콘을 처리하면 Ci 색상 중심을 생성하는 데 도움이 된다는 사실을 알아냈습니다. 추가 실험에서는 레이저 강도를 높이면 수소의 이동도가 증가하여 실리콘 격자를 손상시키지 않고 바람직하지 않은 색상 중심을 부동화시킬 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. Schenkel은 설명했습니다.

Berkeley Lab 분자 주조소의 직원 과학자인 Liang Tan이 수행한 이론적 분석에 따르면 Ci 색상 중심의 밝기는 수소가 존재할 때 몇 자릿수 증가하여 실험실 실험에서 관찰한 내용이 확인되었습니다. “펨토초 레이저 펄스는 수소 원자를 쫓아내거나 다시 가져올 수 있어 정확한 위치에 원하는 광학 큐비트를 프로그래밍 가능하게 형성할 수 있습니다.”라고 Jhuria는 말했습니다.

팀은 이 기술을 사용하여 반사 공동 및 도파관과 같은 양자 장치에 광학 큐비트를 통합하고 선택된 응용 분야에 최적화된 특성을 가진 새로운 스핀 광자 큐비트 후보를 발굴할 계획입니다. “이제 우리는 컬러 센터를 안정적으로 만들 수 있으므로 서로 대화할 수 있는 서로 다른 큐비트(양자 얽힘의 구현)를 얻고 어느 큐비트가 가장 잘 수행되는지 확인하려고 합니다. 이것은 시작에 불과합니다.”라고 Jhuria는 말했습니다. ATAP 부서장인 캐머런 게데스는 "실리콘과 같이 규모에 맞게 사용 가능한 소재에서 프로그래밍 가능한 위치에 큐비트를 형성하는 능력은 실용적인 양자 네트워킹 및 컴퓨팅을 향한 흥미로운 단계"라고 말했습니다.

참고문헌: K. Jhuria, V. Ivanov, D. Polley, Y. Zhiyenbayev, W. Liu, A. Persaud, W. Redjem, W. Qarony, P. Parajuli, Q. Ji, AJ Gonsalves, J. Bokor, LZ Tan, B. Kanté 및 T. Schenkel의 "실리콘에서의 프로그래밍 가능한 양자 방출기 형성", 2024년 5월 27일, Nature Communications . DOI: 10.1038/s41467-024-48714-2

https://scitechdaily.com/femtosecond-lasers-spearhead-the-quantum-computing-revolution/

메모 2406150450

0과 1, 그리고 0과 1사이에 모든 것 . 이들 3가지 중첩상태가 oser.abcdef이다. 이들이 스핀 광자 큐비트 스핀이 되어 전자 스핀으로 인코딩된 정보를 장거리에 걸쳐 전달할 수 있는 광자 역할이 존재하면 양자컴퓨팅 네트워크가 형성된다. 허허.

새로운 기술은 펨토초 레이저와 수소를 사용하여 실리콘에 큐비트를 정확하게 생성하여 확장 가능한 양자 컴퓨팅 및 네트워크에 대한 전망을 발전시킨다.프로그래밍이 가능한 msoss 실리콘 내부의 원소(수소)들은 근본적으로 qpeoms 큐비트의 도움을 받아 데이타를 무한 증가시키는 신호 매체가 될 수 있다.

소스1.편집
스핀 광자 큐비트는 전자 스핀으로 인코딩된 정보를 장거리에 걸쳐 전달할 수 있는 광자를 방출한다. 이는 안전한 양자 네트워크를 지원하는 데 이상적인 특성이다. 큐비트는 1, 0 또는 1과 0 사이의 모든 것을 의미하는 중첩의 세 가지 상태로 데이터를 인코딩하는 양자 정보 시스템의 가장 작은 구성 요소이다.

그러나 그런 일이 일어나기 전에 컴퓨터 산업에는 수십억 개의 큐비트(또는 양자 비트)를 원자 정밀도로 연결하는 안정적인 방법이 필요하다.

그러나 큐비트를 연결하는 것은 연구 커뮤니티에서 어려운 일이었다. 일부 방법은 전체 실리콘 웨이퍼를 매우 높은 온도의 급속 어닐링 오븐에 배치하여 큐비트를 형성한다. 이러한 방법을 사용하면 실리콘 결정 격자의 결함(색상 중심 또는 양자 방사체라고도 함)에서 큐비트가 무작위로 형성된다. 그리고 큐비트가 물질의 어디에 위치하는지 정확히 알지 못하면 큐비트가 연결된 양자 컴퓨터를 구현하기가 어렵다.

Qubit 생성 및 제어의 획기적인 발전
그러나 이제 큐비트를 연결하는 것이 곧 가능할 수도 있습니다. 로렌스 버클리 국립 연구소(Berkeley Lab)가 이끄는 연구팀은 펨토초 레이저를 사용하여 msbase 실리콘에 oser.원소들(수소따위)를 도핑함으로써 필요에 따라 정밀하게 큐비트를 생성하고 제어 하는 방법이 있다.

1.
이러한 발전을 통해 프로그래밍 가능한 광학 큐비트 또는 "스핀 광자 큐비트"를 사용하여 원격 네트워크를 통해 양자 노드를 연결하는 우주간 양자얽힘 네트워크 항성이나 행성크기 msbase 데이타 대용량 컴퓨터가 가능해질 수 있다 . 허허. 나잘나가!

No photo description available.

Memo 2406150450

0 and 1, and everything between 0 and 1. These three overlapping states are oser.abcdef. If these become spin photon qubits and have the role of photons that can transmit information encoded by electron spin over long distances, a quantum computing network is formed. haha.

A new technology uses femtosecond lasers and hydrogen to precisely create qubits in silicon, advancing prospects for scalable quantum computing and networks. The elements (hydrogen) inside programmable msoss silicon are fundamentally helping the qpeoms qubits. It can become a signal medium that infinitely increases data.

Source 1. Edit
Spin photon qubits emit photons that can carry information encoded in the electron's spin over long distances. This is an ideal characteristic for supporting secure quantum networks. A qubit is the smallest component of a quantum information system that encodes data in three states: 1, 0, or a superposition, meaning everything between 1 and 0.

But before that can happen, the computer industry needs a reliable way to connect billions of qubits (or quantum bits) with atomic precision.

But connecting qubits has been a challenge for the research community. Some methods form qubits by placing an entire silicon wafer in a very high temperature, rapid annealing oven. Using these methods, qubits are randomly formed from defects in the silicon crystal lattice (also called color centers or quantum emitters). And without knowing exactly where the qubits are located in the material, it is difficult to implement a quantum computer with qubits connected.

Breakthrough Advances in Qubit Creation and Control
But now connecting qubits may soon be possible. A research team led by Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) has a method of creating and controlling qubits precisely as needed by doping oser elements (such as hydrogen) into msbase silicon using a femtosecond laser.

One.
These advances could enable intergalactic quantum entanglement networks, star- or planet-sized msbase data-massive computers that connect quantum nodes over remote networks using programmable optical qubits, or "spin photon qubits." haha. Let’s go!

sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001

sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0

Sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca