Прецизійний контроль ядерних спінових кубітів в кремнії

Задача про реєстрацію прецесії ядерних спінів виникає в самих різних областях, включаючи хімію, матеріалознавство, біологію, медицину і т. д. Її рішення стає можливим завдяки хорошій ізоляції таких спінів від їх оточення, навіть у твердих тілах.

З цієї причини ядерні спини донорів 31Р в кремнії вважаються одними з основних кандидатів у квантові біти (кубіти) для масштабованих квантових інформаційних пристроїв. З-за вимірювальних складнощів експерименти до недавнього часу проводили тільки з великими ансамблями донорних спінів (~109), між тим як інтерес представляє поведінку ізольованого кубіта. В роботі [1] (Австралія, Великобританія) представлені результати вимірювання стану одного-єдиного ядерного спина 31Р в ізоте чистому кремнії 28Si, а також реалізовано когерентне управління таким спіном. Для цих цілей використані методики електронного спінового та ядерного магнітного резонансів (див. рис.).

Для контролю ядерного спина використовується його взаємодія зі спіном електрона того ж атома.
На схемі енергетичних рівнів показані переходи для ЕПР (сині стрілки) і ЯМР (червоні стрілки).
↑ і ↓ – стану електронних спінів, Ý і ß – стану ядерних спінів.

Точність визначення стану ядерної спина перевищила 99.8%, що для твердотільних кубітів на сьогоднішній день є рекордом і порівнянно тільки з даними для іонів в магнітній пастці. Час декогерентизации ядерних спінових кубітів склало 60 мс.

1. J. J. Pla et al., Nature 496, 334 (2013).

Залишити відповідь

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