Stanford University elektroteknik Professor Jelena Vuckovic och kollegor vid sitt laboratorium arbetar på nytt material som kan bli grunden för quantum computing.
Medan kisel transistorer i traditionella datorer driva el-enheter genom att skapa digitala ettor och nollor, kvantdatorer arbete genom att isolera spinning elektroner inuti en ny typ av halvledande material.
När en laser slår electron, visar det på vilket sätt är det spinning genom att avge en eller flera kvanta, eller partiklar av ljus.
Dessa spin stater ersätta ettor och nollor av traditionella datorer.
I hennes studier av nästan 20 år, Vuckovic har fokuserat på en del av den utmaning: att skapa nya typer av quantum datachips som skulle bli byggstenar i framtida system, Xinhua rapporterade.
Utmaningen är att utveckla material som kan fälla en enskild, isolerad elektron.
För att lösa problemet, Stanford forskare har nyligen testat tre olika metoder, som kan arbeta vid rumstemperatur, i motsats till vad några av världens ledande teknikföretag försöker med material super-kylda till nära den absoluta nollpunkten, den teoretiska temperatur vid vilken atomer skulle upphöra att flytta.
I alla tre fallen, forskarna började med halvledare kristaller, nämligen material med en vanlig atomväven som balkar i en skyskrapa.
Genom att något förändra detta gitter, försökte de att skapa en struktur inom vilken de atomära krafter som utövas av det material som kan begränsa en snurrande elektron.
Ett sätt att skapa laser-elektron växelverkan kammaren genom en struktur som kallas en quantum dot, eller en liten mängd av indium arsenide inne i en kristall av galliumarsenid.
Den atomära egenskaper hos de båda materialen är känt för att fälla en snurrande elektron.
I en artikel publicerad i Nature Physics, Kevin Fischer, doktorand i Vuckovic lab, beskriver hur laser-elektron processer kan utnyttjas inom en sådan quantum dot för att kontrollera in-och utmatning av ljus.
Genom att skicka fler laser makt till quantum dot, forskarna kunde tvinga det att släppa ut exakt två fotoner i stället för en. Det har fördelar jämfört med andra ledande quantum computing-plattformar men kräver fortfarande kryogena kyla.
Så, resultatet kan inte vara nyttigt för allmänt bruk design, men quantum dot kan ha tillämpningar i att skapa manipuleras kommunikationsnät.
Ett annat sätt att electron capture, som Vuckovic och hennes kollegor har undersökt i två andra fall, är att ändra en enda kristall för att fånga ljus i vad som kallas en färg centrum.
I en artikel publicerad i NanoLetters, Jingyuan Linda Zhang, en doktorand i Vuckovic labb, beskrivs hur en 16-medlem forskargrupp ersatt en del av kolatomerna i den kristallina gitter av en diamant med kiselatomer.
Förändring skapas färg centra som effektivt instängd spinning elektroner i diamond gallret.
Som quantum dot, men de flesta diamant färg centrum experiment kräver kryogena kyla.
Men området är fortfarande i sin början, och forskarna är inte säker på vilken metod eller de metoder som kommer att vinna.
“Vi vet ännu inte vilken metod som är bäst, så vi fortsätter att experimentera,” Vuckovic noteras.