Исследователи установили рекорд, сохраняя квантовые состояния более 5 секунд

Квантовая наука обещает многие технологические приложения, такие как создание защищенных от хакеров коммуникационных сетей или квантовых компьютеров, которые могут ускорить открытие новых лекарств. Для этих приложений требуется квантовая версия компьютерного бита, известная как кубит, которая хранит квантовую информацию.


Но исследователи все еще пытаются понять, как легко читать информацию, содержащуюся в этих кубитах, и борются с коротким временем памяти или когерентностью кубитов, которая обычно ограничена микросекундами или миллисекундами.

Группа исследователей из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) и Чикагского университета добилась двух крупных прорывов в преодолении этих общих проблем для квантовых систем. Они смогли считывать свой кубит по запросу, а затем сохранять квантовое состояние неповрежденным более пяти секунд — новый рекорд для этого класса устройств. Кроме того, кубиты исследователей сделаны из простого в использовании материала, называемого карбидом кремния, который широко используется в лампочках, электромобилях и высоковольтной электронике.

«Сохранение квантовой информации в таких человеческих временных масштабах — редкость», — сказал Дэвид Авшалом, старший научный сотрудник Аргоннской национальной лаборатории, директор центра квантовых исследований Q-NEXT, профессор молекулярной инженерии и физики семьи Лью в Чикагском университете. главный исследователь проекта. «Пяти секунд достаточно, чтобы послать сигнал о скорости света на Луну и обратно. Это мощно, если вы думаете о передаче информации от кубита кому-то с помощью света. Этот свет по-прежнему будет правильно отражать состояние кубита даже после того, как он совершит оборот. Земля почти в 40 раз — прокладывая путь к созданию распределенного квантового интернета».

Создавая систему кубитов, которую можно сделать из обычной электроники, исследователи надеются открыть новый путь для квантовых инноваций с использованием масштабируемой и экономичной технологии.

«По сути, это выводит карбид кремния на передний план в качестве платформы квантовой связи», — сказала аспирантка Чикагского университета Елена Глен, соавтор статьи. «Это захватывающе, потому что его легко масштабировать, поскольку мы уже знаем, как делать полезные устройства из этого материала».

Выводы были опубликованы 2 февраля в журнале Научные достижения.

«В 10 000 раз больше сигнала»

Первым прорывом для исследователей стало облегчение чтения кубитов из карбида кремния.