Potential of Pulsed Tunnel Effect (PTE) to Overcome Technical Barriers of Quantum Computers

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article discusses the prospects and technical challenges of developing practical quantum computers. It is noted that quantum computers have a unique ability to perform multiple computations simultaneously, due to the use of quantum effects such as superposition and entanglement. This makes them extremely powerful in solving certain types of complex problems, including cryptography, optimization, quantum system modeling, and large database searches. However, the development of practical quantum computers faces serious technical challenges. A key issue is the extreme sensitivity of qubits (the fundamental elements of quantum computers) to external influences, which leads to the disruption of their quantum state. To address this problem, the possibility of using pulsed tunneling effect (PTE) is discussed. This may allow stabilizing the characteristics and quantum states of qubits and thus advance the development of practical quantum computers.

About the authors

Rustam Kh. Rakhimov

Institute of Materials Science of the Academy of Science of Uzbekistan

Author for correspondence.
Email: rustam-shsul@yandex.com
ORCID iD: 0000-0001-6964-9260
SPIN-code: 3026-2619
Scopus Author ID: 1204344

Dr. Sci. (Eng.), Head, Laboratory No. 1

Uzbekistan, Tashkent

References

  1. Rakhimov R.H., Ermakov V.P. Pulsed tunnel effect. Features of interaction with the substance. The observer effect. Computational Nanotechnology. 2024. Vol. 11. No. 2. Pp. 116–145. doi: 10.33693/2313- 223X-2024-11-2-116-145. EDN: MWBRQW.
  2. Rakhimov R.H., Pankov V.V., Saidvaliev T.S. Investigation of the effect of pulsed radiation generated by functional ceramics based on the ITE principle on the characteristics of the Cr2O3—SiO2—Fe2O3—CaO—Al2O3—MgO—CuO system. Computational Nanotechnology. 2024. Vol. 11. No. 2. Pp. 146–157. doi: 10.33693/2313-223X-2024-11-2-146-157. EDN: MWPEYI.
  3. Rakhimov R.H., Ermakov V.P. Features of the polymerization process based on ITE. Computational Nanotechnology. 2024. Vol. 11. No. 2. Pp. 158–174. doi: 10.33693/2313-223X-2024-11-2-158-174. EDN: MXFORZ.
  4. Rakhimov R.H., Pankov V.V., Ermakov V.P. et al. Pulsed tunneling effect: Test results of film-ceramic composites. Computational Nanotechnology. 2024. Vol. 11. No. 2. Pp. 175–191. doi: 10.33693/2313-223X-2024-11-2-175-191. EDN: NHSAVQ.
  5. Rakhimov R.H. Pulsed tunneling effect: fundamental principles and application prospects. Computational Nanotechnology. 2024. Vol. 11. No. 1. Pp. 193–213. doi: 10.33693/2313-223X-2024-11-1-193-213. EDN: EWSBUT.
  6. Rakhimov R.H., Pankov V.V., Ermakov V.P., Makhnach L.V. Productive methods for increasing the efficiency of intermediate reactions in the synthesis of functional ceramics. Computational Nanotechnology. 2024. Vol. 11. No. 1. Pp. 224–234. doi: 10.33693/2313-223X-2024-11-1-224-234. EDN: FCGMYR.
  7. Rakhimov R.H., Ermakov V.P. New approaches to the synthesis of functional materials with specified properties under the action of concentrated radiation and pulsed tunneling effect. Computational Nanotechnology. 2024. Vol. 11. No. 1. Pp. 214–223. doi: 10.33693/2313-223X-2024-11-1-214-223. EDN: EYKREQ.
  8. Rakhimov R.Kh. Possible mechanism of Pulsed Quantum Tunneling Effect in photocatalysts based on nanostructured functional ceramics. Computational Nanotechnology. 2023. Vol. 10. No. 3. Pp. 26–34. doi: 10.33693/2313-223X-2023-10-3-26-34. EDN: QZQMCA.
  9. Rakhimov R.H., Pankov V.V., Ermakov V.P. et al. Investigation of the properties of functional ceramics synthesized by a modified carbonate method. Computational Nanotechnology. 2023. Vol. 10. No. 3. Pp. 130–143. doi: 10.33693/2313-223X-2023-10-3-130-143. EDN: SZDYRZ.
  10. Rakhimov R.H., Ermakov V.P. Prospects of solar energy: The role of modern solar technologies in hydrogen production. Computational Nanotechnology. 2023. Vol. 10. No. 3. Pp. 11–25. doi: 10.33693/2313-223X-2023-10-3-11-25. EDN: NQBORL.
  11. Kamihara Y., Watanabe T., Hirano M., Hosono H. High-temperature superconductivity in iron-based materials. Journal of the American Chemical Society. 2008. No. 130 (11). Pp. 3296–3297.
  12. Drozdov A.P., Eremets M.I., Troyan I.A. et al. Superconductivity at 203 K in lanthanum/hydrogen under high pressure. Nature. 2015. No. 525 (7567). Pp. 73–76.
  13. Choi H.J., Roundy D., Sun H. et al. The electron-phonon interaction in MgB2. Nature. 2002. No. 418 (6899). Pp. 758–760.
  14. Plakida N.M. Electron-phonon coupling and high-Tc superconductivity in cuprates. Physica C: Superconductivity. 2001. No. 364–365. Pp. 334–340.
  15. Reynolds C.A., Serin B., Wright W.H., Nesbitt L.B. Isotopic effect in superconductors. Phys. Rev. 1951. No. 84. P. 691.
  16. Kuleev I.I., Kuleev I.G., Bakharev S.M., Inyushkin A.V. The effect of dispersion on phonon focusing and anisotropy of thermal conductivity of silicon single crystals in the boundary scattering mode. Solid State Physics. 2013. Vol. 55. Issue 7. Pp. 1441–1450. (In Rus.)
  17. Svistunov V.M., Belogolovsky M.B., Khachaturov A.I. Electron-phonon interaction in high-temperature superconductors. UFN. 1993. Vol. 163. No. 2. Pp. 61–79. (In Rus.)
  18. Iguchi I., Wen Z. Tunnel gap structure and tunneling model of the anisotropic YBaCuO/I/Pb junctions. Physica С. 1991. Vol. 178. No. l. Pp. 1–10.
  19. Baryakhtar V.G., Belogolovsky M.B., Svistunov V.M., Khachaturov A.I. Features of tunneling into metal oxide ceramics. DAN of the USSR Academy of Sciences. 1989. Vol. 307. No. 4. Pp. 850–853. (In Rus.)
  20. Ilyushkin A.V., Taldenkov B.Z., Florentyev V.V. Thermal conductivity of single crystals LnBa2Cu3O7 – x. UFN. 1991. Vol. 161. No. 7. Pp. 200–204. (In Rus.)
  21. Dynes R.C., Sharifi F., Pargellis A. et al. Tunneling spectroscopy in Ва1 – xKxBiO3. Physica С. 1991. Vol. 185–189. Pp. 234–240.
  22. Tsuda N., Shimada D., Miyakawa N. Phonon mechanism of highTc superconductivity based on the tunneling study of Bi-based cuprates. Physica С. 1991. Vol. 185–189. Pp. 1903–1904.
  23. Bobrov N.L. Restoration of the electron-phonon interaction function in superconductors using inhomogeneous microcontacts and background correction in the Janson spectra. ZhETF. 2021. Vol. 160. Issue 1 (7). Pp. 73–87. (In Rus.)
  24. Lykov A.N. On the possibility of a phonon mechanism of superconductivity in cuprate HTS. Solid State Physics. 2022. Vol. 64. Issue 11. Pp. 1631–1637. (In Rus.)
  25. Schneider E.I., Ovchinnikov S.G. The effect of the electron-phonon interaction on the anisotropic superconducting parameter of the order. Bulletin of the NSU. Series: Physics. 2007. Vol. 2. Issue 1. (In Rus.)
  26. Gweon G.-H., Sasagawa T., Zhou S.Y. et al. An unusual isotope effect in a hightemperature superconductor. Letters to Nature. 2004. Vol. 430. Pp. 187–190.
  27. Zhou X.Z., Junren Shi., Yoshida T. et al. Multiple bosonic mode coupling in electron self-energy of (La2 − xSrx)CuO4. Phys. Rev. Lett. 2005. Vol. 95. Pp. 117001–117004.
  28. Tkach N.V., Fartushinsky R.B. Effect of phonons on the electronic spectrum in semiconductor small-sized quantum dots placed in a dielectric medium. Solid State Physics. 2003. Vol. 45. Issue 7. Pp. 1284–1291. (In Rus.)
  29. Ovchinnikov S.G., Schneider E.I. Effective Hamiltonian for HTS cuprates taking into account EFV interaction in the mode of strong correlations. JETF. 2005. Vol. 128. Pp. 974–986. (In Rus.)
  30. Rakhimov R.H., Rashidov H.K., Ermakov V.P. et al. Resource-saving, energy-efficient technology for producing alumina from secondary kaolins of the Angren deposit. Computational Nanotechnology. 2016. No. 1. Pp. 45–51. (In Rus.)
  31. Schneider E.I., Ovchinnikov S.G. Phonon and magnetic pairing mechanisms in high-temperature superconductors in the mode of strong correlations. Letters in JETF. 2006. Vol. 128. Issue 5. Pp. 974–986. (In Rus.)
  32. Pintschovius L. Electron-phonon coupling effects explored by inelastic neutron scattering. Phys. Stat. Sol. B. 2005. Vol. 242. Pp. 30–50.
  33. Rakhimov R.H., Rashidov H.K., Ermakov V.P. et al. Features of the synthesis of functional ceramics with a set of specified properties by the radiation method. Part 4. Computational Nanotechnology. 2016. No. 2. Pp. 77–81. (In Rus.)
  34. Gasumyants V.E., Firsov D.A. Electrons and phonons in quantum-dimensional systems. St. Petersburg: Polytechnic University Publishing House, 2008. 97 p.
  35. Shitov M.I. Microscopic description of the effects of coupling with phonons in magical and semi-magical nuclei. Abstract of dis. ... of Cand. Sci. (Phys.-Math.). Moscow, 2022.
  36. Bakharev S.M. Phonon focusing and phonon transport in monocrystalline volumetric and nanoscale materials of cubic symmetry. Abstract of dis. ... of Cand. Sci. (Phys.-Math.). Yekaterinburg, 2015.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».