Sciencemag.cz
Doporučujeme
Revoluční kvantové počítání, kde v superpozici mohou být ne 2, ale celkem až 4 stavy.
Co nejvíc charakterizuje atom, respektive určitý chemický prvek? Elektronová slupka, valenční elektrony. Umělé atomy zmíněné v titulky tedy obnášejí pokus vytvořit objekty se specifickou horní vrstvou elektronového obalu, ať už mají cca simulovat vlastnosti již existujícího prvku, nebo přinést vlastnosti nové. Umělé atomy se hodí třeba pro chemické syntézy, kdy katalyzátor na bázi drahého kovu zkoušíme nahradit sloučeninou s podobnými vlastnostmi. Jindy zase např. chceme, aby umělý atom měl podobné elektrické vlastnosti jako „originál“, ale byl lehčí.
Dále uvedený přístup se snaží vytvořit umělý atom, který by šlo využít ke kvantovému počítání.
V některých polovodičových materiálech typu GaAs mohou elektrony zaujímat pouze jasně oddělené stavy, přičemž těmto strukturám se říká kvantové tečky (poznámka: kvantová tečka z pohledu elektronu funguje cca jako atom). Mnohem zajímavější je to ale v mřížce grafenu, kde každý elektron může zaujímat ne dva, ale čtyři jasně oddělené kvantové stavy (poznámka: „2 stavy u normálních atomů“ – tím se myslí spin?) se stejnou energií. Takový kvantový počítač s n qubity by rázem měl ne 2 na n, ale 4 na n možných stavů současně.
Výzkumníci z Vídeňské technické univerzity, RWTH Aachen a University of Manchester na toto téma publikovali v časopisu Nano Letters článek, podle nějž by se takto mohla být ještě rozšířena schopnost kvantových počítačů zpracovávat a uchovávat informace. Studie se dále věnuje samotné technice vytváření kvantových teček. Z materiálu typu grafenu se dají jakoby vystřihovat (?), jenže pak elektrony většinou nedokážou zaujmout speciální 4 stavy, ale jen běžné 2. Nasadit lze ale kombinaci elektrického a magnetického pole, což se realizuje hrotem rastrovacího tunelového mikroskopu. Každý elektron je pak uvězněn u určité oblasti prostoru a současně magnetickým polem nucen nějak obíhat. Kdyby se použilo pouze elektrické pole, elektrony by mohly z pasti uniknout kvantovými efekty (poznámka: myslí se tunelování?).
Experimenty vyžadovaly mimořádně čistý grafen, který dodala skupina z University of Manchester. Jsou v ní i objevitelé grafenu a nositelé Nobelovy ceny Andre Geim a Kostya Novoselov.
Tým z University of Manchester (E. Khestanova, F. Guinea, L. Fumagalli, A. K. Geim, and I. V. Grigorieva) v Nature Communications publikoval také nový text o bublinách z grafenu, které jsou mnohem pevnější než ocel o srovnatelné tloušťce. Podobné nanobubliny mohou být vyrobeny i z dalších 2D materiálů, které se již dříve považovaly za konkurenci grafenu: nitridu boru nebo sulfidu molybdeničitého. Do těchto bublin lze mj. i vpravit jiné molekuly a zkoumat pak jejich vlastnosti za speciálních podmínek.
