Logo
Cover

Ученые Гарварда и Кембриджа разработали новый подход к созданию квантовой памяти: алмазную струну, которая поглощает все помехи вокруг кубита и увеличивает время хранения данных с десятых до нескольких сотен наносекунд, что вполне достаточно для большинства операций на квантовом чипе. 

41

Квантовый интернет, который обещает совершенную защиту информации, требует радикально нового «железа» — квантовой памяти. Это устройство должно уметь сохранять данные и преобразовывать их в свет. Основная проблема в том, что кубиты чрезвычайно чувствительны любым помехам, и даже вибрация соседних атомов может нарушить их способность запоминать информацию. До сих пор ученые прибегали для снижения уровня колебаний к низким температурам, но такое решение экономически невыгодно в случае создания полномасштабной квантовой сети.

Примеси в алмазах, или центр кремний-вакансия, имеют большое значение для кубитов. Если электрон попадает в такой центр, он становится битом памяти и может выделять отдельные фотоны красного света, которые служат носителями информации для квантового интернета. Но рядом с ними хаотично вибрируют соседние атомы в кристаллической решетке алмаза, и электрон быстро «забывает» любую квантовую информацию.

«Быть электроном в центре алмаза — все равно что пытаться сосредоточиться на шумном рынке, — говорит Шруян Мисала, один из авторов статьи, вышедшей в Nature Communications. — Весь этот шум не дает сосредоточиться. Если хочешь запомнить информацию, надо либо попросить толпу замолчать, либо найти способ отрешиться от шума. Мы выбрали последнее».

Для того чтобы улучшить память среди всего этого шума, ученые создали из алмаза тонкую струну в один микрон толщиной и подсоединили к каждому концу электроды. После подачи напряжения струна растянулась, и частота ее вибраций увеличилась. Из-за этого увеличилась энергетическая шкала вибраций, к которой чувствителен электрон, то есть он теперь может воспринимать только очень высокоэнергетические вибрации.

В результате этого процесса весь окружающий шум превращается в незначительный гул, и электрон внутри вакансии может спокойно хранить информацию сотни наносекунд, пишет Phys.org. Теперь ученые надеются увеличить память кубитов до миллисекунд, что позволит проводить сотни тысяч операций и квантовых коммуникаций на большом расстоянии.