Wat is Spinqubit (spin qubit)?

Antwoord: C. Elke qubit is klein, ongeveer enkele tientallen tot honderd nm, en mogelijk kunnen er veel worden geïntegreerd met behulp van CMOS-fabricagetechnologie en apparatuur voor 300 mm-wafers

Een spinqubit in silicium sluit afzonderlijke elektronen op in kwantumdots die in het silicium worden gevormd door de spanningen op gate-elektroden, en gebruikt de richting van de spin van elk elektron als qubit. Elke qubit is ongeveer enkele tientallen tot honderd nm groot, veel kleiner dan een supergeleidende qubit van ongeveer enkele honderden µm, en de verwachting is dat de fijne patroonvorming van halfgeleiderfabs, productie op 300 mm-wafers en karakterisering op waferniveau kunnen worden toegepast. Ook werking bij relatief hoge temperaturen van rond 1 K is gerapporteerd, wat het mogelijk eenvoudiger maakt om besturingsschakelingen dichtbij te plaatsen. Daar staan als uitdagingen de spreiding tussen kwantumdots en de bedrading naar veel dicht op elkaar gepakte qubits tegenover.

Antwoord: B. ²⁹Si, ongeveer 4,7% van natuurlijk silicium, heeft een kernspin, en fluctuaties van het magnetisch veld daarvan verstoren de fase van de elektronspin

Natuurlijk silicium bestaat voor ongeveer 92% uit ²⁸Si, ongeveer 4,7% uit ²⁹Si en ongeveer 3,1% uit ³⁰Si, en alleen ²⁹Si heeft een kernspin. Kernspins gedragen zich als kleine magneetjes; als hun oriëntatie willekeurig verandert, fluctueert het magnetisch veld dat de elektronspin ondervindt, wat de fase verstoort en T2 verkort. Met isotopisch gezuiverd silicium waarin ²⁹Si is teruggebracht tot ongeveer 0,1% of minder, wordt de coherentietijd sterk verlengd.