09:59 2023-01-27
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cercetătorii găsesc modalități de a îmbunătăți timpul de stocare a informațiilor cuantice într-un material bogat în spin
_ Cercetătorii găsesc modalități de a îmbunătățește timpul de stocare a informațiilor cuantice într-un material bogat în spin
O echipă internațională de oameni de știință a demonstrat un salt în menținerea coerenței cuantice a qubitilor cuantici de spin ca parte a impulsului global pentru rețele cuantice practice și computere.
Aceste tehnologii vor transforma o gamă largă de industrii și eforturi de cercetare: de la securitatea transferului de informații, prin căutarea de materiale și substanțe chimice cu proprietăți noi, până la măsurători ale fenomenelor fizice fundamentale care necesită precizie. sincronizarea timpului între senzori.
Interfețele spin-foton sunt blocuri de construcție elementare pentru rețelele cuantice care permit conversia informațiilor cuantice staționare (cum ar fi starea cuantică a unui ion sau a unui qubit de spin în stare solidă) în lumină, și anume fotoni, care pot fi distribuiți pe distanțe mari ces. O provocare majoră este găsirea unei interfețe care să fie atât bună la stocarea informațiilor cuantice, cât și eficientă în transformarea acesteia în lumină.
Punctele cuantice semiconductoare active din punct de vedere optic sunt cea mai eficientă interfață spin-foton cunoscută până în prezent, dar extinzându-le. timpul de stocare de peste câteva microsecunde i-a nedumerit pe fizicieni, în ciuda eforturilor de cercetare de un deceniu. Acum, cercetătorii de la Universitatea din Cambridge, de la Universitatea din Linz și de la Universitatea din Sheffield au arătat că există o soluție simplă de material la această problemă care îmbunătățește stocarea informațiilor cuantice dincolo de o sută de microsecunde.
Puncte cuantice. sunt structuri cristaline formate din multe mii de atomi. Fiecare dintre nucleele acestor atomi are un moment de dipol magnetic care se cuplează cu electronul punct cuantic și poate provoca pierderea informațiilor cuantice stocate în qubitul de electroni. Descoperirea echipei de cercetare, raportată în Nature Nanotechnology, este că într-un dispozitiv construit cu materiale semiconductoare care au același parametru de rețea, nucleele au „simțit” același mediu și s-au comportat la unison. Drept urmare, este acum posibil să se filtreze acest zgomot nuclear și să se obțină o îmbunătățire de aproape două ordine a amplitudinii timpului de stocare.
„Acesta este un regim complet nou pentru punctele cuantice optic active la care putem comuta. opriți interacțiunea cu nucleele și reorientați rotația electronului din nou și din nou pentru a-și menține starea cuantică vie”, a spus Claire Le Gall de la Laboratorul Cavendish din Cambridge, care a condus proiectul.
„Am demonstrat sute de microsecunde în munca noastră, dar într-adevăr, acum suntem în acest regim, știm că timpi de coerență mult mai lungi sunt la îndemână. Pentru rotațiile în puncte cuantice, timpii de coerență scurti au fost cel mai mare obstacol în calea aplicațiilor, iar această constatare oferă o soluție clară și simplă pentru asta.”
În timp ce explorau scara de timp de o sută de microsecunde pentru prima dată, cercetătorii au fost plăcut surprinși să constate că electronul vede doar zgomotul din nuclee, spre deosebire, de exemplu, de zgomotul electric din dispozitiv. Aceasta este într-adevăr o poziție excelentă pentru că ansamblul nuclear este un sistem cuantic izolat, iar electronul coerent va fi o poartă către fenomenele cuantice în ansamblul de spin nuclear mare.
Un alt lucru care i-a surprins pe cercetători a fost „sunetul” care a fost captat din nuclee. Nu a fost chiar atât de armonios pe cât s-a anticipat inițial și există loc pentru îmbunătățirea în continuare a coerenței cuantice a sistemului prin inginerie ulterioară a materialelor.
„Când am început să lucrăm cu sistemul de materiale potrivite în zăbrele, folosit în acest domeniu. munca, obținerea de puncte cuantice cu proprietăți bine definite și o calitate optică bună nu a fost ușoară”, spune Armando Rastelli, coautor al acestei lucrări la Universitatea din Linz.
„Este foarte satisfăcător să vezi că o linie de cercetare inițial condusă de curiozitate pe un sistem destul de „exotic” și perseverența membrilor calificați ai echipei Santanu Manna și Saimon Covre da Silva au condus la dispozitivele de la baza dintre aceste rezultate spectaculoase. Acum știm la ce sunt bune nanostructurile noastre și suntem încântați de perspectiva de a le dezvolta în continuare proprietățile împreună cu colaboratorii noștri."
"Unul dintre cele mai interesante lucruri despre această cercetare. îmblânzește un sistem cuantic complex: o sută de mii de nuclee se cuplează puternic la un spin de electroni bine controlat”, explică Cavendish Ph.D. student, Leon Zaporski — primul autor al lucrării.
„Majoritatea cercetătorilor abordează problema izolării qubitului de zgomot prin eliminarea tuturor interacțiunilor. Qubiții lor devin un pic ca pisicile lui Schrödinger sedate, care abia pot. reacționează la oricine trage de coadă. „Pisica” noastră folosește stimulenți puternici, ceea ce, în practică, înseamnă că ne putem distra mai mult cu ea.”
„Punctele cuantice combină acum eficiența cuantică fotonică ridicată cu o lungă durată. timpii de coerență a spinării”, explică profesorul Mete Atatüre, coautor al acestei lucrări. „În viitorul apropiat, ne propunem ca aceste dispozitive să permită crearea de stări de lumină încurcate pentru calculul cuantic integral fotonic și să permită experimente fundamentale de control cuantic al ansamblului de spin nuclear.”
Comentarii:
Adauga Comentariu