Дефекты в алмазной струне позволят хранить квантовую информацию
Электрон в ловушке в представлении художника
© Second Bay Studios/Harvard SEAS
Ученые изобрели способ хранить квантовую информацию с помощью дефектов в тонкой струне из алмаза. Разработка поможет создать более эффективные запоминающие устройства и приблизит ученых к созданию квантового компьютера. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Развитие технологий квантовых коммуникаций требует создавать устройства, которые смогут хранить кубиты – квантовые аналоги бинарных единиц информации — битов. Создание такого устройства осложняется тем, что кубиты крайне чувствительны к окружающей среде – даже малейшая вибрация соседнего атома может нарушить его способность хранить информацию. Поэтому «запоминать» квантовую информацию в течение долгого времени до сих пор не удавалось. Ученые из Гарвардского и Кембриджского университетов изобрели способ, который позволит хранить кубиты дольше.
Читайте также
Исследователи создали алмазные «струны» из кристалла, которые позволили увеличить время хранения квантовой информации до нескольких сотен наносекунд. Авторы исследования предложили использовать в качестве ячеек памяти дефекты атомной решетки в алмазе. Электрон, попадающий в этот дефект, оказывается «в ловушке» и может испускать фотоны красного света, которые можно использовать в качестве переносчика квантовой информации. Однако из-за вибраций соседних атомов электрон быстро «забывает» квантовую информацию и оказывается бесполезным. Чтобы избавиться от этого явления, ученые «вытянули» алмаз в тонкую струну толщиной в один микрон (в сто раз тоньше человеческого волоса).
Сами ученые сравнивают электрон, попавший в ловушку внутри алмаза, со студентом, который пытается подготовиться к экзамену посреди шумной толпы. Чтобы запомнить нужную информацию, ему нужно сосредоточиться, то есть найти способ не реагировать на посторонний шум. Оказывается, в очень тонкой алмазной струне электрон тоже может «сосредоточиться» и не реагировать на низкочастотные колебания соседних атомов. Одновременно с этим ученые могут искусственно создавать колебания атомной решетки алмаза с помощью электродов, подключенных к концам струны, и таким образом управлять состоянием электрона внутри ловушки. Этот процесс, по словам ученых, похож на настройку гитары: подтягивая или ослабляя струну, можно регулировать частоту колебаний в ней.
В дальнейшем ученые надеются повысить возможное время хранения квантовой информации до нескольких миллисекунд. Это позволит квантовому чипу выполнять тысячи операций и приблизит создание квантового компьютера.
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.