Projekti / Programi
Kvantno procesiranje fulerenskih kubitov z diamantnimi senzorji
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
fulereni, NV centri v diamantih, kubiti, kvantno procesiranje, kvantni senzorji, magnetna resonance, pulzne sekvence, optična magnetometrija, kvantno računalništvo
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
25. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
Podatki za razpise ARIS (
04.04.2019 - Programski razpis,
arhiv
)
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
560 |
13.417 |
11.523 |
20,58 |
| Scopus |
561 |
14.179 |
12.310 |
21,94 |
Raziskovalci (11)
Organizacije (2)
Povzetek
Spinska stanja imajo diskretne ravni energije, s katerimi je mogoče upravljati z zunanjimi magnetnimi polji. Ta koncept se danes pogosto uporablja v vseh poskusih z magnetno resonanco. Vendar pa je na spin mogoče gledati tudi kot na enega najpreprostejših sistemov, ki kodirajo kvantni bit (kubit), osnovno enoto prihodnjih kvantnih računalnikov. Molekule z neparnim spinom so zelo vsestranski nanoskopski objekti, ki se v trdni snovi razporedijo v mrežo. Tako organizirane jih lahko integriramo v kompleksna kubitna vezja za shranjevanje in obdelavo kvantnih informacij. Molekule fulerena s svojo visoko simetrijo in sposobnostjo sprejemanja do šestih elektronov za tvorbo spin-aktivnih molekularnih radikalov se tako zdijo idealne za gradnjo takšnih molekularnih kubitnih vezij v trdnem stanju. Njihova lastna slabost, znana že od njihovega odkritja v zgodnjih devetdesetih letih, pa je nestabilnost nabojnega/spinskega stanja, kadar so njihove molekularne orbitale izpostavljene okolici. Pred kratkim smo to težavo rešili tako, da smo v nanozanko [10]cikloparafenilena ([10]CPP) ujeli molekule azafulerenov (C59N) s spinom 1/2, s čimer smo dobili C59NI[10]CPP. Spin-aktivno stanje lahko sprožimo s segrevanjem ali pa z uporabo zelene svetlobe. Tako stanje postane izjemno stabilno zaradi supramolekularne zaščite, ki jo omogočajo [10]CPP nanozanke. V tem projektu predlagamo, da bi raziskali tovrstne spinsko-aktivne strukture fulerenov in njihovo sklopitev z NV centri v diamantih. Projektni cilj je, da bi našli (i) fizične pare kvantnih stanj, ki jih je mogoče nasloviti in ki tvorijo kubit, (ii) možnosti sklapljanja več kubitov in (iii) način naslavljanja stanja kubitov, pri čemer se obdrži kvantna koherenčnost, tako da se kvantne informacije ne poslabšajo in ne izgubijo. Najprej bomo uporabili konvencionalno elektronsko paramagnetno resonanco (EPR) in jedrsko magnetno resonanco (NMR), da določimo koherenčni čas kubitov C59N in njihovo povezavo z lokalnim okoljem. V sodelovanju z našimi mednarodnimi partnerskimi institucijami bomo optimizirali kubitne strukture in kubit-kubit interakcije z okoljem. To bomo dosegli z redčenjem C59N z nemagnetnim C60 ali pa s kemično modifikacijo [10]CPP nanozank. V naslednjem koraku bomo raziskali možnosti za eno-kubitne manipulacije v ansamblu C59NI[10]CPP kubitov z uporabo naprednih EPR pulznih zaporedij. Posebej bomo iskali Rabijeve oscilacije in razvili koncepte za odpravljanje napak zaradi izgube superpozicije v kubitu. V zadnji fazi projekta bomo za dvo-kubitne manipulacije s tehnikami dvojne resonance izbrali najboljšo kubitno platformo na osnovi C59NI[10]CPP. To bi nas končno moralo pripeljati do dela projekta z visokim tveganjem in potencialno prebojnih rezultatov, kjer bomo na površini diamanta s plitvimi NV centri realizirali lokalno branje posameznega C59NI[10]CPP kubita. Pričakujemo, da bo ta ambiciozen projekt pomembno vplival na področje kvantnega računalništva, saj bodo razvite nove platforme za kubit omrežja, ki temeljijo na fulerenih, uvedeni bodo izvirni koncepti za kvantno obdelavo informacij in razvite vsestranske kvantne senzorske naprave. Sodelovanje raziskovalnih skupin z Inštituta Jožef Stefan in Univerze v Ljubljani bo postavilo idealno izobraževalno okolje za mlade raziskovalce, ki jih zanimajo kvantne tehnologije. Projekt bo tako spodbudil raziskave in razvoj kvantnih tehnologij, kar je v celoti usklajeno s slovenskimi in evropskimi prednostnimi nalogami.
