Созданы первые квантовые биты, функционирующие при комнатной температуре
Ученые из Гарвардского университета сделали большой шаг на пути практической реализации квантовых вычислений, создав квантовые биты, способные работать и существовать внутри твердотельной системы при комнатной температуре. В настоящее время для создания квантовых битов (кубитов) используют целый комплекс сложного и невероятно дорогого оборудования, позволяющего захватить один единственный атом и электрон в ловушку, охладить эту систему практически до абсолютного нуля в условиях чрезвычайно глубокого вакуума.
Создание новых квантовых битов стало возможным благодаря исследованиям, проведенным несколько лет назад. В ту пору исследователи использовали в качестве квантовых бит азотные вакансии, созданные введением примеси азота в кристаллическую решетку искусственно выращиваемых алмазов. Эти вакансии ведут себя подобно отдельным атомам, у них есть момент вращения, которым можно, используя лазеры, управлять и который можно определять. Однако на азотных вакансиях не создашь полноценного квантового компьютера. Время хранения квантовой информации в таком квантовом бите не превышает одной миллионной доли секунды.
Сейчас же исследователи вновь вернулись к теме примесей в атомной решетке алмаза. Только вот вид примеси стал использоваться другой. 99.99 процента кристалла "квантового" алмаза составляет углерод-12, ядра атомов которого не обладают моментом вращения, говоря проще, не вращаются совсем. Оставшиеся 0.01 процента пришлись на долю изотопа углерод-13, атомы которого имеют момент вращения.
Но это еще не все. Оказывается, что управлять вращением ядра атома и считывать вектор его вращения внутри кристалла - дело не из самых простых. Для решения этой задачи ученые нашли изящное решение, они использовали вышеупомянутые "короткоживущие" азотные вакансии. Но на этот раз момент вращения азотной вакансии под влиянием момента вращения атома углерода-13 держался гораздо дольше. Информация, записанная в квантовый бит, хранилась порядка двух секунд времени, что в шесть раз дольше, чем время хранения информации в других квантовых системах.
"Нам удалось добиться беспрецедентных результатов в деле управления квантовой информацией. Теперь у нас имеется квантовый бит, работающий при комнатной температуре, позволяющий записывать и считывать квантовую информацию с максимальной скоростью и высокой достоверностью" - рассказывает профессор физики Михаил Лукин. - "С помощью новых кубитов мы можем моментально кодировать информацию и хранить ее относительно длительное время. Мы полагаем, что время хранения, достигнутое нами, ограничено только нашими текущими техническими возможностями и ничего не мешает увеличить время хранения квантовой информации до нескольких часов. А это уже совершенно другой уровень, которые позволит воплотить в реальности массу всевозможных квантовых вычислительных устройств".
Советуем к прочтению:
Англичане за 11 лет изучений доказали невинность мобильных телефонов
Мониторы Samsung S22A100N и S19A100N или LED и пламень