Komputery kwantowe są marzeniem naukowców od dawna, tak jak od dawna istnieje teoretyczny zamysł na ich zbudowanie, lecz brakuje rozwiązań, które by na to pozwoliły.
Komputer kwantowy w porównaniu do komputerów normalnych, z których korzystamy, jest niewyobrażalnie szybki i potrafi przetwarzać pewne klasy algorytmów w niewiarygodnie szybkim czasie gdzie normalne komputery nie dają sobie z nimi rady.
Oznacza to wielki krok w dziedzinie ochrony danych gdzie stworzony przez komputer kwantowy algorytm będzie mógł być złamany tylko za pośrednictwem takiego komputera.
Jednak tak jak w przypadku pierwszych komputerów gdzie zajmowały całe pomieszczenia podobnie jest z komputerami kwantowymi, które według teoretyków zajmować będą dosyć znaczącą ilość miejsca.
Wciąż istnieje wiele kwestii jakie naukowcy muszą rozwiązać ale dzięki Polsko-Niemieckiej grupy naukowców jesteśmy coraz bliżej budowy takiego komputera a to za sprawą nowego typu tranzystorów które potrafią manipulować spinami elektronów, a co za tym idzie zamykać i otwierać przepływ prądu elektrycznego.
Tranzystory powszechnego użytku, które stosuje się w układach scalonych czy procesorach kontrolując przepływ prądu wydzielają dużo ciepła i nie mogą być użyte w komputerach kwantowych, dlatego naukowcy koncentrują się na spintronice czyli dziedzinie gdzie sam ładunek elektryczny nie jest brany pod uwagę tylko spin elektronu, który jest wewnętrznym momentem pędu.
Prof. Tomasz Wojtowicz szef Polskiego zespołu w rozmowie z PAP oznajmia, że spin elektronów może być efektywniej wykorzystany niż ich ładunek elektryczny.
Zastosowanie spintroniki może otworzyć drogę do zbudowania komputerów kwantowych, ponieważ pamięci spintroniczne nie traciły by informacji podczas braku zasilania a procesory spintroniczne mogły by fizycznie modyfikować własne obwody dopasowując się do potrzeb.
Ten nowy tzw. adiabatyczny tranzystor spinowy ma pewne ograniczenia, działa tylko w temperaturze bliskiej zeru bezwzględnemu (ok -273 stopni Celsjusza).
Jak mówi ekspert z IF PAN (Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk) Prototyp nie powstał żeby zastąpić tranzystory w układach scalonych tylko żeby znaleźć jego zastosowanie do budowy komputerów kwantowych.
Pomysł na spinowe tranzystory powstał już w 1990 roku, lecz dopiero trzy lata temu udało się go sprawdzić doświadczalnie, jednak wyniki nie były zachwycające a elektrony szybko traciły początkowy kierunek spinu.
Jednak Polsko-Niemieckie urządzenie okazuję się być o wiele wydajniejsze.
Dzięki wykonaniu przez IF PAN urządzenia półprzewodnikowemu była możliwa realizacja idei.
„W tym doświadczeniu byliśmy dostawcami technologii półprzewodnikowych o wyjątkowych parametrach”- Tak mówi prof Wojtowicz, dodaje również, że ruchliwość elektronów w nanostrukturach wytworzonych przez Polaków jest największa na świecie.
„To efekt siedmiu lat intensywnej pracy nad obecnymi materiałami i niemal 20 lat naszych doświadczeń nad technologiami epitaksji z wiązek molekularnych, które rozwijamy wraz w profesorami Grzegorzem Karczewskim i Jackiem Kossutem w środowiskowym Laboratorium Fizyki i Wzrostu Kryształów Niskowymiarowych IF PAN.
Spinowe tranzystory mają potencjał pracować w przyszłości w temperaturze pokojowej, ponieważ można je zbudować z innych pierwiastków niż kadm i tellur.
Struktury półprzewodnikowe wykorzystane w doświadczeniu powstały w ramach projektu „Kwantowe nanostruktury półprzewodnikowe do zastosowań w biologii i medycynie” realizowanego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka. źródło: pap.pl