Новые исследования показывают, что микроскопические трещины в материале толщиной всего в несколько атомов могут способствовать развитию множества квантовых технологий, приближая нас к широкому использованию квантовых сетей и датчиков.
Прямо сейчас хранение данных квантовые данные о спиновых свойствах электронов, известные как спиновая когерентность, требуют очень специфической и тонкой лабораторной установки. Это невозможно сделать без тщательно контролируемой среды.
Здесь международной группе исследователей удалось продемонстрировать наблюдаемую спиновую когерентность при комнатной температуре, используя крошечные дефекты в слоистом 2D-материале под названием гексагональный нитрид бора ( hBN).
«Результаты показывают, что как только мы записываем определенное квантовое состояние на спин этих электронов, эта информация сохраняется примерно в течение одной миллионной доли секунды, что делает эту систему очень многообещающей платформой для квантовых приложения», — говорит физик Кармем Джилардони из Кембриджского университета в Великобритании.
«Это может показаться коротким, но интересно то, что эта система не требует особых условий — она может хранить спиновое квантовое состояние даже при комнатной температуре и без необходимости использования больших магнитов».
Слои hBN остаются скрепленными вместе за счет молекулярных сил, встроенных в сам материал, но дефекты могут возникнуть при синтезе или обработке материала. Это создает крошечные места, где могут быть захвачены электроны.
Исследователям удалось не только поймать и наблюдать электроны в дефектах hBN, но и манипулировать ими с помощью света. Это первый эксперимент такого типа при нормальных температурах окружающей среды.
Основываясь на измерениях, проведенных командой, использование hBN перспективно в качестве стабильного квантового хранилища – даже если квантовые состояния можно только сохранять. прямо сейчас, на небольшую долю секунды, появились признаки того, что в конечном итоге ее можно будет масштабировать.
«Работа с этой системой продемонстрировала нам силу фундаментальных исследований новых материалов», — говорит физик Ханна Стерн из Манчестерского университета в Великобритании.
«Что касается системы hBN, то как область науки мы можем использовать динамику возбужденного состояния в других новых материальных платформах для использования в будущих квантовых технологиях».
Поддержание стабильности квантовых состояний (и квантовой информации) и защиты от интерференции — постоянная задача для учёных, которые постоянно ищут новые материалы и новые методы для повышения стабильности.
Сейчас команда проводит исследование. способы увеличить время хранения спина за пределы миллионной доли секунды, улучшить достоверность дефектов и качество света, излучаемого из них.
По мере прогресса, медленно, но верно, мы сможем разработать более совершенные квантовые датчики, способные отслеживать мельчайшие изменения во Вселенной, и квантовые сети для сверхбыстрой и сверхбезопасной передачи информации. p>
«Каждая новая многообещающая система будет расширять набор доступных материалов, и каждый новый шаг в этом направлении будет способствовать масштабируемому внедрению квантовых технологий», — говорит Стерн.
Результаты исследования опубликованы. в Природных материалах.
Созданная голландским художником Винсентом Ван Гогом в 1889 году, картина Звездная ночь является одной из…
В ночь с 17 на 18 сентября ожидается неглубокое частичное лунное затмение.Конечно, затмение небольшое, но…
НАСА создало захватывающий аудиоклип звуковых волн, исходящих из сверхмассивной черной дыры, расположенной на расстоянии 250…
На протяжении миллиардов лет жизнь использовала длинные молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты, или ДНК, для хранения информации…
Когда-то у Земли, возможно, было собственное планетарное кольцо.Гипотетическое кольцо просуществовало недолго, с космической точки зрения…
Когда на Рождество 2021 года был запущен космический телескоп Джеймса Уэбба, он столкнулся с целым…