Fosforidonoreihin perustuvat kubitit piissä

Abstract

Vuonna 1982 Richard Feynman esitti ajatuksen kvanttimekaniikkaa hyödyntävästä tietokoneesta, joka olisi tiettyjen ongelmien ratkaisemisessa ylivertainen klassiseen tietokoneeseen verrattuna. Huolimatta lukuisista kvanttitietokoneen realisaatiomalleista, kvanttitietokonetta, joka pystyisi ratkaisemaan suuren kokoluokan ongelmia, ei ole pystytty rakentamaan. Tämä diplomityö käsittelee fosforidonoreihin piissä perustuvaa kvanttitietokonetta. Erityisesti diplomityö keskittyy Centre for Quantum Computer Technologyn (CQCT) kehittämän spinkubittilaitteen analysointiin. Elektronien tunneloitumista 1-2 fosforidonoria sisältävän laitteen läpi analysoidaan johtamalla tunneloitumisehto kapasitanssimallin avulla. Työssä johdetaan virtaa laitteen läpi kuvaava tunnelointimalli, jossa elektronin oletetaan tunneloituvan vaiheittain laitteen läpi. Yksittäisen fosforidonorin varautumisenergiaa ja kahden donorin välistä varautumisenergiaa mallinnetaan systeemin parametrien funktiona. CQCT:ssä tehtyjen mittausten tuloksia analysoidaan johdetun tunneloitumismallin ja varautumisenergian mallinnuksen avulla. Keskinäisen varautumisenergian havaitaan vaikuttavan merkittävästi tunneloitumisvirtaan laitteen läpi. Työssä osoitetaan, kuinka näiden efektien analysointi antaa merkittävää informaatiota systeemin donorikonfiguraatiosta, jota voidaan hyödyntää fosforidonoreihin perustuvan kvanttitietokoneen kehitystyössä