Квантові біти, або кубіти, тепер можуть зберігати квантову інформацію набагато довше завдяки зусиллям міжнародної дослідницької групи. Вчені збільшили час утримання, або час когерентності, до 10 мілісекунд - в 10000 разів більше, ніж попередній рекорд, - об'єднавши орбітальний рух і обертання всередині атома.
Таке збільшення утримання інформації має серйозні наслідки для розвитку інформаційних технологій, оскільки більш тривалий час когерентності робить спін-орбітальні кубіти ідеальним кандидатом для створення великих квантових комп'ютерів.
«Ми визначили спін-орбітальний кубіт, використовуючи заряджену частинку, яка виглядає як діра, захоплена атомом домішки в кристалі кремнію», - сказав провідний автор доктор Такаші Кобаяші, науковий співробітник Сіднейського університету Нового Південного Уельсу і доцент в університеті Тохоку.
"Орбітальний рух і обертання отвору сильно пов'язані і заблоковані разом. Це нагадує пару шестерень, в яких круговий рух і обертання заблоковані разом ".
Кубіти були закодовані за допомогою обертання або орбітального руху зарядженої частинки, що дає різні переваги, які дуже затребувані при створенні квантових комп'ютерів. Щоб використовувати переваги кубітів, Кобаяші і його команда спеціально використовували екзотичну «дірку» для заряджених частинок у кремнії, щоб визначити кубіт, оскільки орбітальний рух і обертання дірок у кремнії пов'язані один з одним.
За словами вчених, спін-орбітальні кубіти, закодовані дірками, особливо чутливі до електричних полів, що забезпечує більш швидке управління і сприяє збільшенню масштабів квантових комп'ютерів. Однак на кубіти впливає електричний шум, що обмежує час їх когерентності.
«У цьому дослідженні ми розробили чутливість до електричного поля нашого спин-орбітального кубіту, розтягуючи кристал кремнію, як гумку», - сказав Кобаяші. «Ця механічна інженерія спін-орбітального кубіту дозволяє нам значно збільшити час його когерентності, зберігаючи при цьому помірну електричну чутливість для управління спин-орбітальним кубітом».
Подумайте про шестірні години. Їх індивідуальне обертання приводить в рух весь механізм, щоб відраховувати час. Не обертання і не орбітальний рух, а їх комбінація просуває інформацію вперед.
«Ці результати відкривають шлях для розробки нових штучних квантових систем і поліпшення функціональності та масштабованості спинових квантових технологій», - сказав Кобаяші.