Kvantiniai bitai, laikomi per kelias valandas

Deimantas kaip kvantinė atmintis saugo kvantinę informaciją iki aštuonių valandų

Deimantinės gardelės, susidedančios iš azoto atomo (pinigų) ir tuščiojo (baltojo), defektai naudojami kaip kvantiniai bitai. © TU Viena
skaityti garsiai

Pažadėta sėkmė: pirmą kartą tyrinėtojai galėjo valandų valandas kaupti kvantinę informaciją, o ne sekundės dalis kaip anksčiau. Savo eksperimentui jie panaudojo deimanto kristalinės gardelės defektus kaip kvantinius bitus. Mikrobangų lauke labai šaltoje temperatūroje šių kvotų kvantinės būsenos išliko stabilios iki aštuonių valandų, kaip praneša fizikai žurnale „Nature Materials“. Tai galėtų padėti kuriant būsimus kvantinius kompiuterius.

Kvantiniai kompiuteriai laikomi perspektyvia ateities technologija. Tokių reiškinių, kaip antai, sudėjimas ir įsipainiojimas, dėka kvantiniai bitai, susidedantys iš atomų, jonų ar kitų mažiausių dalelių, gali atlikti daugelį užduočių lygiagrečiai. Tuo tarpu jau yra pirmieji komerciniai kvantiniai kompiuteriai, du kvantiniai kompiuteriai buvo dvikovoje ir tyrėjai pirmą kartą konstravo kvantinius simuliatorius, turinčius daugiau nei 50 kvbitų - tai yra naujas įrašas.

Nestabilios kvotos problema

Tačiau viena problema liko iki šiol: Kvito sutapimas ir įsipainiojimas yra nepaprastai jautrus. Net mažiausi sutrikimai gali sukelti šios būsenos žlugimą, sunaikindami joje saugomą kvantinę informaciją. Net ir esant specialiems apsauginiams laukams nuo mikrobangų ir esant labai šaltai temperatūrai, įsipainiojimas dažnai vėl nutrūksta per milisekundę.

Dar labiau jaudinantis yra proveržis, kurį pasiekė Tomas Astneris iš Vienos technologijos universiteto ir jo kolegos: pirmą kartą jie valandų valandas išsaugojo kvantinę informaciją. Tai tapo įmanoma dėl specialios kvantinės sistemos, paremtos deimantais.

Deimanto defektai

„Mes naudojame mažus deimantus, kurie sąmoningai buvo aprūpinti mažais defektais“, - aiškina vyresnysis autorius Johannesas Majeris iš Vienos technologijos universiteto. Tai pasiekiama švitinant deimantą elektronais. Dėl to azoto atomai, turintys gretimą laisvą vietą, daugelyje deimantinės gardelės taškų yra įrengti vietoje anglies. Kadangi šie gardelės defektai arba NV centrai gali įgyti skirtingas būsenas, jie šioje kvantinėje sistemoje veikia kaip kvotos. displėjus

Mikrobangų rezonatorius su deimantu viduryje - TU Wien

Eksperimentui tyrėjai atvėsino šį specialų deimantą iki temperatūros, šiek tiek aukštesnės nei absoliutus nulis. Tada jie įdėjo sistemą į superlaidų rezonatorių mikrobangų lauke, kuris paveikė gardelės defektų sukimus ir galėjo rašyti bei nuskaityti kvantinę informaciją. Deimantų energetiniame lygyje mokslininkai sugebėjo perskaityti, ar ir kiek laiko buvo išsaugota kvito kvito būsena.

Stabilus iki aštuonių valandų

Stebinantis rezultatas: Deimantų dalys buvo stabilios kelias valandas. Tyrėjai nustatė, kad viena iš išbandytų deimantų sistemų, turinčių ypač daug grotelių defektų, pasiekė aštuonių valandų kvantinį saugojimo laiką. „Iš pradžių mums buvo sunku patikėti šiais nuostabiais rezultatais“, - sako Majer. Nes ši kvantinė sistema buvo dar stabilesnė nei bendro kompiuterio atmintis. „Ten energija prarandama per kelis šimtus milisekundžių, tada informacija turi būti atnaujinta“, - sakė A. Majer.

Kodėl deimantų kotai išlieka tokie stabilūs, tyrėjai ištyrė naudodamiesi kompiuterinėmis simuliacijomis. Paaiškėjo: ypač ryškus deimantų kristalų tinklelis akivaizdžiai vaidina lemiamą vaidmenį šioje srityje. "Nors kitose medžiagose dėl grotelių vibracijos gana greitai gali būti prarasta saugoma informacija, tačiau kvantinės informacijos sujungimas su deimantų gardelės virpesiais yra gana mažas, o energija gali būti kaupiama valandų valandas. “, - aiškina Astneris. (Gamtos medžiagos, 2018 m.; Doi: 10.1038 / s41563-017-0008-y)

(Vienos technikos universitetas, 2018 02 14 - NPO)