Время работы наноквантовой памяти увеличено до 0,1 миллисекунды

Физики из Линца уже много лет работают над идеей записи изменчивой квантовой информации в крошечные структуры из полупроводниковых материалов. Преимущество этого подхода заключается в том, что при создании квантового компьютера можно оставаться в полупроводниковом мире обычной электроники. До сих пор квантовая информация с трудом сохранялась в таких структурах. Теперь исследователи значительно увеличили время хранения — до 0,1 миллисекунды.

Команда под руководством Армандо Растелли из Института физики полупроводников и твердого тела при Университете Линца работает над созданием полупроводниковых наноструктур и специальных квантовых точек внутри них. Эти объекты состоят из нескольких тысяч атомов, которые при объединении ведут себя как искусственный «макроатом». В последние годы команда из Линца и их коллеги, среди прочего, показали, что там можно производить единицы квантовой информации (кубиты).

Однако, как бы хороши они ни были в качестве источников кубитов, они не очень подходят для использования в качестве памяти, говорится в пресс-релизе Линцского университета в пятницу. Для того чтобы квантовая информация могла быть осмысленно использована в будущем компьютере, основанном на этой технологии, необходимо иметь возможность хранить ее в течение более длительного периода времени.

Если кто-то хочет записать квантовую информацию в угловой момент — спин — электрона, например, то это возможно только в течение чрезвычайно короткого времени, «которое обусловлено взаимодействием электронов и шумом атомных ядер», объяснил Растелли. Если это взаимодействие не подавлено, спин электрона теряется всего за три наносекунды.

Теперь команда под руководством исследователей из университетов Кембриджа, Оксфорда и Шеффилда (все в Великобритании) попыталась выйти из этой неудовлетворительной ситуации с помощью специального материала, который является специальностью группы из Линца под руководством Растелли, Сантану Манна, Саймона Ковре да Сильва и Кристиана Шимпфа. Для этого физики использовали метод, который, так сказать, напомнил электрону о его угловом моменте. «Однако это оживление внимания работает только в том случае, если атомные ядра в какой-то степени «ведут себя хорошо». Именно так обстоит дело с нашими квантовыми точками«, — сказал Растелли.

В научном журнале Nature Nanotechnology физики сообщили о своих наблюдениях с арсенидом галлия. Образцы для тестов были взяты в чистом помещении. В ходе испытаний было установлено, что время хранения увеличилось в 100 раз.

Продолжительность всего 0,1 миллисекунды, но это еще далеко от времени, необходимого для более ощутимых технических приложений. Тем не менее результаты довольно «впечатляющие», говорит Растелли. Было показано, «что при правильном выборе материалов и подхода полупроводниковые наноструктуры действительно обладают потенциалом«, — говорит Растелли, который начал работать с этой «экзотической системой» около 20 лет назад, которая сейчас раскрывает свои возможности.