АРМАДА
Создана квантовая память с большим временем хранения
Новая тема Написать ответ

Sender
V.I.P.
Зарегистрирован: 19.05.2006
Сообщений: 3806
Обратиться по нику
# Добавлено:Чт Июн 21, 2012 4:45 pmДобавить в избранноеОтветить с цитатой
Физики из США, Германии и Великобритании провели испытания квантовой памяти, показавшей чрезвычайно большое время хранения при комнатной температуре.

Сформулировать основные требования к элементу квантовой памяти (кубиту), подходящему для практического использования, не сложно: он должен надёжно и долго хранить записанную информацию, обеспечивая к ней удобный доступ. Чтобы повысить надёжность, нужно минимизировать воздействие окружающей среды на кубит. С другой стороны, квантовый бит нельзя полностью изолировать, поскольку данные всё-таки приходится записывать и считывать.

Очевидный конфликт требований не позволяет вывести формулу «идеального» кубита, и экспериментаторы рассматривают самые разные конструкции, радикально отличающиеся друг от друга по времени когерентности Т (длительности промежутка, на котором кубит способен сохранять квантовые свойства, не превращаясь в обычный классический элемент). К примеру, захваченные в ловушки атомы или ионы обеспечивают большое время когерентности, но работать с ними — охлаждать, удерживать, создавать сверхвысокий вакуум — сложно. Твердотельные устройства дешевле и технологичнее, однако дают меньшие величины Т, поскольку электронные или ядерные спины, образующие кубиты, находятся уже не в контролируемых условиях вакуума, а в окружении других атомов.


Твердотельная квантовая память

В новой работе предложен компромиссный вариант твердотельного элемента квантовой памяти, построенного на базе ядерного спина единичного углерода-13. Атомы этого относительно редкого изотопа разместились в искусственном кристалле алмаза миллиметровых размеров, выращенном по методике химического осаждения из газовой фазы. Содержание изотопа 12С, использованного при осаждении и имеющего, что важно, нулевой спин ядра, было доведено до 99,99%.

Пытаясь ограничить внешнее влияние на кубит и увеличить время когерентности, авторы разработали оригинальную методику непрямой адресации, основанную на сверхтонком взаимодействии. Суть её заключается в том, что состояние ядерного спина задавалось и считывалось посредством связанного с ним электронного спина. Носителем последнего стал NV-центр (азотно-замещённая вакансия — один из точечных дефектов алмаза, возникающий при удалении атома углерода из узла решётки и связывании образовавшейся вакансии с атомом азота, который замещает углерод в соседнем узле), расположенный в 1–2 нм от 13С.

Во время хранения информации, когда к кубиту никто не обращается, взаимодействие ядерного и электронного спинов только мешает, снижая Т. Физики учли и это, введя в экспериментальную методику дополнительный пункт — облучение кристалла сфокусированным лазерным пучком. Излучение на длине волны в 532 нм, соответствующей зелёному цвету, вызывало ионизацию и последующую деионизацию NV-центра, причём частота повторения этих переходов зависела от мощности лазера. Как было показано ранее в одном схожем опыте, на определённом уровне интенсивности излучения частота становится настолько высокой, что сверхтонкое взаимодействие подавляется.

Включение зелёного лазера позволило увеличить время когерентности, измеряемое при комнатной температуре, почти на два порядка и довести его до 0,53 ± 0,14 с. Это значение, однако, не стало предельным: когда лазерное облучение дополнили последовательностью радиочастотных импульсов, подавляющих диполь-дипольное взаимодействие кубита с близлежащими ядрами углерода-13, которые содержались в объёме кристалла, Т превысило 1 с.

«Согласно теоретическим расчётам, "время жизни" кубита может достигать 36 часов, — замечает участник исследования Дэвид Хангер (David Hunger) из Института квантовой оптики им. Макса Планка. — А это значит, что односекундный результат также далёк от идеала». Вероятно, оптимизация методики и уменьшение содержания изотопа 13С в искусственном алмазе позволят ещё увеличить Т.


Майкл Теволт демонстрирует образец, обогащённый кремнием-28.

Статью с полным описанием эксперимента г-н Хангер и его коллеги опубликовали в журнале Science. Что интересно, в том же номере можно найти отчёт об аналогичном исследовании, выполненном группой учёных из Канады, Германии и США под руководством Майкла Теволта (Michael Thewalt) из Университета Саймона Фрейзера. Хотя методики записи и считывания квантовых данных, использованные двумя группами, различаются, в обоих случаях исследуются ядерные спины атомов в твёрдом теле.

Группе г-на Теволта также пришлось изготавливать образец, в котором содержание изотопа с нулевым спином (28Si) было искусственно увеличено до 99,995%. В объём кремния была введена донорная примесь фосфора-31, предоставившая необходимые для создания квантовой памяти ядерные спины. Измерения здесь проводились не в комнатных условиях, а при температуре менее 2 К, зато и время когерентности составило более 180 секунд.

Подготовлено по материалам Phys.Org.

http://science.compulenta.ru/687999/
HD Video - верный партнер! Защита от ЭМИ - энергия жизни
Новая тема Написать ответ    ГЛАВНАЯ ~ НОВОСТИ ИНТЕРНЕТА

Перейти:  





Генеральный спонсор



Партнеры