Атомы углерода содержат в ядре шесть протонов и шесть нейтронов, окруженные шестью вращающимися электронами. В алмазе они образуют известную своей прочностью решетку. Однако у них могут быть сложные дефекты, например, когда вместо атома углерода в одной из двух соседних вакансий появляется атом азота. Этот дефект называется азото-замещенной вакансией или NV-центром, пишет Phys.org.

В окружении атомов углерода структура ядра атома азота создает то, что японские ученые называют наномагнитом.

Для того чтобы управлять электроном и изотопом углерода в вакансии, команда специалистов из Йокогамского государственного университета прикрепила к поверхности алмаза провод толщиной в четверть диаметра волоса. Затем они подали на провод микро- и радиоволну, чтобы создать колебания магнитного поля вокруг алмаза. Ученые настроили форму микроволны, чтобы получить оптимальные условия для трансфера квантовой информации.

Затем исследователи «заарканили» электрон наномагнитом. При помощи микро- и радиоволн они заставили спин электрона спутаться со спином углерода. Как только это произошло, то есть их физические характеристики так переплелись, что их нельзя было более описать по-отдельности, был послан фотон, содержащий квантовую информацию, и его поглотил электрон. Поглощение позволило перенести состояние поляризации фотона в углерод, управляемый запутанным электроном. Так произошла телепортация информации на квантовом уровне.

«Успех хранения фотона в другом узле усиливает запутанность между двумя соседними узлами», — пояснил профессор Хидео Косака, руководитель проекта. Этот процесс, который называется квантовым ретранслятором, может передавать кусочки информации из узла в узел. Конечная цель ученых — создание масштабируемых квантовых ретрансляторов для квантовой коммуникации дальнего действия и распределенных квантовых компьютеров для серьезных вычислений.

Недавно американские физики сообщили о важном достижении — им удалось перенести квантовую логику между двумя кубитами иона бериллия, расположенными на расстоянии свыше 340 микрометров в отдельных зонах ионной ловушки.