Znajdź zawartość

Fizycy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara (UCSB) oraz niemieckiego Uniwersytetu w Konstancji dokonali przełomowego odkrycia w dziedzinie wykorzystania diamentów w fizyce kwantowej. Ich prace mogą znaleźć zastosowanie w komputerach kwantowych. Uczonym udało się przesłać kwantową informację z elektronu w diamencie do sąsiedniego jądra atomu i z powrotem przy użyciu układu scalonego. Już przed dwoma laty informowaliśmy, że profesor Marshall Stoneham z Londyńskiego Centrum Nanotechnologii na University College London stwierdził, iż diament będzie dla komputerów kwantowych tym, czym krzem jest dla współczesnych maszyn. To odkrycie może być użyteczne przy opracowywaniu atomowej wielkości elementów pamięci komputera kwantowego, bazujących na diamencie. Stany subatomowe są bowiem lepiej izolowane od destrukcyjnych wpływów zewnętrznych - mówi profesor David Awschalom z UCSB. Uczony dodaje, że badania wspomniane badania dowiodły, iż możliwe jest przeprowadzenie operacji o wysokim stopniu niezawodności na kwantowej bramce, co pozwala na przesłanie w temperaturze pokojowej pełnej kwantowej informacji pomiędzy spinem elektronu a spinem jądra atomu. Cały proces jest skalowalny, co otwiera drogę do budowy kwantowych układów pamięci. Azot to jedno z najczęściej spotykanych zanieczyszczeń diamentów. Gdy atom azotu w diamencie sąsiaduje z pustym miejscem w strukturze krystalicznej, wprowadzany tam dodatkowy element zapewnia nadmiarowy elektron, który zostaje uwięziony w dziurze. Już wiele lat temu wiedziano, jak zmienić spin takiego elektronu i wykorzystać to jako kwantowy bit. Teraz profesor Awschalom odkrył, w jaki sposób można powiązać spin elektronu ze spinem sąsiadującego jądra azotu. Szczególnie interesujący jest fakt, że atom azotu jest tutaj częścią niedoskonałości, a to oznacza, że takie subatomowe elementy pamięci będą się automatycznie skalowały w zależności od liczby bitów w komputerze kwantowym - stwierdził Greg Fuchs, jeden z głównych autorów badań. Naukowców wciąż czekają poważne wyzwania. Jednym z nich jest znalezienie sposobu na szybki transfer informacji z atomów azotu, zanim ulegną one dekoherencji.

Naukowcy z The Australian National University są autorami najbardziej efektywnej jak dotychczas kości kwantowej pamięci. Udało im się zatrzymać i kontrolować światło oraz manipulować elektronami. Wszystko w krysztale schłodzonym do temperatury -270 stopni Celsjusza. Światło wpadające do kryształu jest zwalniane aż do zatrzymania się i pozostaje tam tak długo, jak chcemy. Otrzymujemy w ten sposób trójwymiarowy hologram, dokładny do ostatniego fotonu - mówił Morgan Hedges, główny autor badań. Dodał przy tym, że z fakt, iż taki hologram można odczytać tylko raz, czyni całość bardzo dobrym narzędziem służącym bezpiecznej komunikacji. Australijscy naukowcy mają też nadzieję, że uda się przeprowadzić testy pokazujące, jak kwantowe splątanie ma się do teorii względności. Możemy splątać stany kwantowe w dwóch układach pamięci, to znaczy w dwóch kryształach. Zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej, odczytanie stanu jednego z nich doprowadzi do zmiany stanu drugiego, niezależnie od odległości dzielących oba kryształy. Zgodnie z teorią względności, to w jaki sposób płynie czas dla układu pamięci zależy od tego, jak się on porusza. Jeśli będziemy mieli dobre kości kwantowej pamięci, to do zbadania interakcji pomiędzy obiema teoriami wystarczy wsadzić jeden z kryształów do bagażnika samochodu i wybrać się na przejażdżkę - stwierdza doktor Matthew Sellars. Zespół Sellarsa już wcześniej pokazał, jak można zatrzymać światło w krysztale na ponad sekundę, czyli 1000-krotnie dłużej, niż było to możliwe wcześniej. Teraz uczeni połączyli wysoką wydajność z możliwością zatrzymania światła na całe godziny.