Вчені знайшли спосіб поліпшити контроль над спинами мільярдів електронів у кремнії

Міжнародна група дослідників в сто разів поліпшила рекорд за збереження контролю над спинами електронів, що є важливим кроком на шляху до створення надшвидкісних квантових комп’ютерів.

До недавнього часу кращим результатом було утримання спінів електронів протягом частки секунди. Дослідники Стівен Ліон і Олексій Тырышкин знайшли спосіб поліпшити контроль над спинами мільярдів електронів у кремнії і поставили новий рекорд – 10 секунд, що набагато довше, ніж всі попередні спроби. Розширення часу контролю над спін електронів є важливим кроком на шляху до створення робочого квантового комп’ютера.

Ключем до успіху став кремній високого ступеня очищення. В експерименті використовується невеликий кремнієвий чіп розміром з олівець, який практично повністю складається з певного ізотопу кремнію: кремнію-28. Зразок чистого кремнію помістили всередину циліндра з рідким гелієм, де він остудився до температури вище абсолютного нуля. Потім циліндр встановили між двома керуючими магнітами. Одним кліком комп’ютерної мишки вчені змогли за допомогою мікрохвиль скоординувати спини близько 100 мільярдів електронів.


Стівен Ліон (ліворуч) і Олексій Тырышкин розглядають зразок надчистого кремнію, який допоміг скоординувати спини електронів мільярдів

При описі електрона вчені використовують термін спін. Але, як і багато в квантовій механіці, суть трохи складніше. Для субатомних частинок, таких як електрони, спін є основною характеристикою, яка може змусити їх вести себе як неймовірно крихітні магніти. На відміну від звичних речей в нашому повсякденному житті, субатомні частинки існують у відповідності з правилами квантової механіки, а, значить – можуть знаходитися в один і той же час у різних місцях. Спін електрона, наприклад, може бути у положенні «вгору», «вниз» або в суперпозиції, тобто «вниз» і «вгору» одночасно. Саме стан суперпозиції дозволяє виконувати дуже складні математичні обчислення. Можливість включати в комп’ютерну логіку замість однозначних «0» і «1» невизначеність квантової механіки, дозволить вирішувати найскладніші завдання, наприклад, зламувати будь-які криптографічні коди або імітувати поведінку молекул.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *