Все технологии квантовых вычислений и квантовой обработки информации основаны на информации, хранящейся в квантовых битах, кубитах. Квантовое состояние кубита является крайне хрупкой вещью, его может нарушить даже самое незначительное влияние какого-либо внешнего фактора. Поэтому, в большинстве экспериментов время достоверного хранения квантовой информации было крайне малым и составляло , в зависимости от вида эксперимента от наносекунд до секунд времени. Но в одном из последних экспериментов, проведенных международной группой, в составе которой находились ученые из Оксфордского университета, Великобритания, и университета Саймона Фрэзера, Канада, время сохранности квантовой информации составило 39 минут, что во много раз превысило предыдущее рекордное время, которое равно всего 2 секундам.

В своем эксперименте ученые создали квантовую систему, состоящую из атомов фосфора, заключенных в кристаллической решетке кремния. Охладив все это до температуры в 4 градуса выше абсолютного нуля (-269 градусов по шкале Цельсия), ученые с помощью воздействий внешними магнитными полями поместили все атомы фосфора в состояние квантовой суперпозиции, закодировав в них определенную информацию. Затем температура квантовой системы была поднята до нормальной температуры, до 25 градусов по шкале Цельсия, при этом, квантовые биты продолжали сохранять свое состояние в течение длительного времени. Более того, эти квантовые биты обеспечили сохранность информации при повторной заморозке квантовой системы до сверхнизкой температуры, до температуры, при которой вновь стало возможным управление кубитами и считывание содержащейся в них информации с помощью луча лазерного света.

"39 минут это просто огромный промежуток времени по сравнению со стотысячной долей секунды, требующейся для переключения или считывания направления вращения ядра атома фосфора. За это время можно произвести массу операций с информацией, записанной в таких долговечных кубитах, что, несомненно, станет очень полезным свойством при создании квантовых вычислительных систем будущего, способных работать при нормальной температуре окружающей среды" - рассказывает Стефани Симмонс (Stephanie Simmons), ученая из Оксфордского университета.

Для того, чтобы получить такие впечатляющие результаты по длительности хранения квантовой информации, ученые проверили работоспособность кубитов из комбинаций множества различных материалов, но самые лучшие показатели продемонстрировали атомы фосфора, внедренные в кристаллическую решетку кремния. Каждый из атомов фосфора имеет свой момент вращения, квантовая составляющая которого определяет записанную в него информацию. Вращение ядра атома позволяет рассматривать это как крошечный магнит, направленный в определенную сторону. Горизонтальное положение атома рассматривается как состояние 1, вертикальное - 0, а промежуточные положения соответствуют состоянию квантовой суперпозиции.

Для того, чтобы начать всерьез задумываться о применении атомов фосфора в качестве квантовых битов будущих вычислительных систем, ученым предстоит еще проделать массу работы. Все дело заключается в том, что все 10 миллиардов атомов фосфора, которые использовались в эксперименте, были помещены в одинаковые квантовые состояния. Для того, чтобы произвести крупномасштабные квантовые вычисления физикам потребуется возможность помещения отдельных кубитов системы в различные квантовые состояния. Такая возможность разрабатывается учеными в настоящее время, а дальнейшие эксперименты покажут, насколько сильно отразится характер хранимой квантовой информации на длительности хранения этой информации.



Ключевые слова:
Квантовый, Бит, Кубит, Информация, Время, Хранение, Рекорд, Атом, Фосфор, Кремний, Вращение, Спин

Первоисточник

Другие новости по теме:

Созданы первые квантовые биты, функционирующие при комнатной температуре.

10 миллиардов пар частиц были связаны единственным радиочастотным импульсом.

Ученые разработали новый способ неразрушающего детектирования отдельных фотонов, применимый в области квантовых вычислений

Созданы квантовые биты, представляющие собой электронные дырки в кристалле селенида цинка

Ученые построили мост между квантовой вселенной и окружающим миром.

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.