Американские физики установили рекорд, сохраняя квантовые состояния более 5 секунд
Этого времени достаточно, чтоб отправить квантовый сигнал со скоростью света на Луну и обратно.
Квантовая наука сулит многое развитию технологических приложений. Например, созданию коммуникационных сетей, устойчивых к хакерским атакам или квантовых компьютеров, которые смогут быстрее открывать новые лекарства. Для этих задач требуется квантовая версия компьютерного бита, известного как кубит (q-бит), который хранит квантовую информацию.
Пока исследователи стараются защитить информацию, хранящуюся в этих кубитах. А также пытаются повысить короткое время памяти кубитов, которое обычно ограничивается микросекундами или миллисекундами.
Команда ученых из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики (DOE) и Чикагского университета добилась двух крупных прорывов в преодолении этих проблем для квантовых систем. Они смогли считать информацию с кубита, а затем сохранить квантовое состояние нетронутым более пяти секунд – новый рекорд для этого класса устройств. Кроме того, кубиты исследователей изготовлены из простого в использовании материала, называемого карбидом кремния, который широко используется в лампочках, электромобилях и высоковольтной электронике, сообщает Phys.org.
"Это, по сути, выводит карбид кремния на передний план в качестве платформы квантовой связи", - сказала аспирантка Чикагского университета Елена Глен, соавтор статьи.
Первым прорывом для исследователей было облегчение чтения информации кубитов из карбида кремния. Каждому компьютеру нужен способ чтения информации, закодированной в его биты. Для квантовых полупроводниковых кубитов типичный метод считывания – лазерный. Он заключается в измерении излучаемого обратно света. Однако эта процедура довольно сложна, потому что требует тщательного обнаружения отдельных частиц света - фотонов. Теперь же используются лазерные импульсы, добавляющие один электрон к кубиту, этот тип измерения назвали «одиночным считыванием». Оно позволило увеличить квантовый сигнал в 10 000 раз.
Затем исследователи вырастили высокоочищенные образцы карбида кремния, что уменьшило фоновый шум кубита. Применяя серию микроволновых импульсов к кубиту, они продлили время, в течение которого они сохраняли свою квантовую информацию. Такое состояние называется «когерентностью» (согласованность нескольких колебательных или волновых процессов во времени, проявляющаяся при их сложении).
"Эти импульсы избавляют кубит от источников шума и ошибок, быстро меняя квантовое состояние", - сказал Крис Андерсон из Чикагского университета, соавтор статьи. "Каждый импульс похож на нажатие кнопки отмены на нашем кубите, стирание любой ошибки, которая могла произойти между импульсами. Новый временной рекорд означает, что мы можем выполнить более 100 миллионов квантовых операций до того, как состояние кубита будет изменено", - сказал Андерсон.
Ученые считают, что этот метод применим для разработки квантового интернета и нового поколения квантовых устройств.
Ранее Первый Севастопольский сообщал, что американские физики создали "искусственное солнце". Ученые утроили энергетическую эффективность экспериментального термоядерного реактора NIF.
