Новая технология позволяет кубитам хранить информацию в 10 000 раз дольше

Квантовые биты, или , теперь могут хранить квантовую информацию намного дольше благодаря усилиям международной исследовательской группы. Ученые увеличили время удерживания, или время когерентности, до 10 миллисекунд – в 10000 раз больше, чем предыдущий рекорд, – объединив орбитальное движение и вращение внутри атома.

Такое увеличение удержания информации имеет серьезные последствия для развития информационных технологий, поскольку более длительное время когерентности делает спин-орбитальные кубиты идеальным кандидатом для создания больших квантовых компьютеров.

«Мы определили спин-орбитальный кубит, используя заряженную частицу, которая выглядит как дыра, захваченная атомом примеси в кристалле кремния», – сказал ведущий автор доктор Такаши Кобаяши, научный сотрудник Сиднейского университета Нового Южного Уэльса и доцент в университете Тохоку.

«Орбитальное движение и вращение отверстия сильно связаны и заблокированы вместе. Это напоминает пару цепляющихся шестерен, в которых круговое движение и вращение заблокированы вместе».

Кубиты были закодированы с помощью вращения или орбитального движения заряженной частицы, что дает различные преимущества, которые очень востребованы при создании квантовых компьютеров. Чтобы использовать преимущества кубитов, Кобаяши и его команда специально использовали экзотическую «дыру» для заряженных частиц в кремнии, чтобы определить кубит, поскольку орбитальное движение и вращение дырок в кремнии связаны друг с другом.

По словам ученых, спин-орбитальные кубиты, закодированные дырками, особенно чувствительны к электрическим полям, что обеспечивает более быстрое управление и способствует увеличению масштабов квантовых компьютеров. Однако на кубиты влияет электрический шум, что ограничивает время их когерентности.

Концептуальная схема акцепторного спин-орбитального кубита. Атом бора (желтый), имплантированный в кристалл кремния (синий), ограничивает отверстие. Орбитальное движение дыры в кремнии связано с ее спиновой степенью свободы. Это сцепление напоминает шестерни, в которых круговое движение (синяя стрелка) и вращение (красная стрелка) заблокированы вместе. Квантовая информация кодируется как совместное движение и вращение дыры в спин-орбитальном кубите. Предоставлено: Такаши Кобаяши, Университет Тохоку.

«В этом исследовании мы разработали чувствительность к электрическому полю нашего спин-орбитального кубита, растягивая кристалл кремния, как резинку», – сказал Кобаяши. «Эта механическая инженерия спин-орбитального кубита позволяет нам значительно увеличить время его когерентности, сохраняя при этом умеренную электрическую чувствительность для управления спин-орбитальным кубитом».

Подумайте о шестеренках в часах. Их индивидуальное вращение приводит в движение весь механизм, чтобы отсчитывать время. Не вращение и не орбитальное движение, а их комбинация продвигает информацию вперед.

«Эти результаты открывают путь для разработки новых искусственных квантовых систем и улучшения функциональности и масштабируемости спиновых квантовых технологий», – сказал Кобаяши.


Takashi Kobayashi et al, Engineering long spin coherence times of spin–orbit qubits in silicon, Nature Materials (2020). DOI: 10.1038/s41563-020-0743-3

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

0 0 голос
Рейтинг
Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Share via
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: