Ny teknik låter kvantbitar hålla information för 10, 000 gånger längre än tidigare rekord. Upphovsman:Tohoku University
Kvantbitar, eller qubits, kan hålla kvantinformation mycket längre nu tack vare insatser från ett internationellt forskargrupp. Forskarna har ökat lagringstiden, eller sammanhangstid, till 10 millisekunder — 10, 000 gånger längre än föregående rekord - genom att kombinera orbitalrörelsen och snurra inuti en atom. En sådan ökning av informationsbevaringen har stora konsekvenser för informationsteknologisk utveckling eftersom den längre sammanhållningstiden gör spinnbana-qubits till den perfekta kandidaten för att bygga stora kvantdatorer.
De publicerade sina resultat den 20 juli i Naturmaterial .
"Vi definierade en spin-orbit qubit med hjälp av en laddad partikel, som framstår som ett hål, fångad av en föroreningsatom i kiselkristall, "sade huvudförfattaren Dr Takashi Kobayashi, forskare vid University of New South Wales Sydney och biträdande professor vid Tohoku University. "Orbitalrörelse och snurrning av hålet är starkt kopplade och låsta ihop. Detta påminner om ett par inbördes kugghjul där cirkelrörelse och snurrning låses ihop."
Qubits har kodats med spinn eller orbitalrörelse av en laddad partikel, producerar olika fördelar som är mycket efterfrågade för att bygga kvantdatorer. För att utnyttja fördelarna med qubits, Kobayashi och teamet använde specifikt ett exotiskt "hål" i laddad partikel i kisel för att definiera en qubit, eftersom orbitalrörelse och snurrning av hål i kisel är kopplade ihop.
Spin-orbit qubits kodade av hål är särskilt känsliga för elektriska fält, enligt Kobayashi, vilket möjliggör snabbare kontroll och fördelar med att skala upp kvantdatorer. Dock, qubits påverkas av elektriskt brus, begränsa deras sammanhangstid.
Konceptuell konst av den acceptorbaserade spin-orbit qubit. En boratom (gul) implanterad i kiselkristall (blå) avgränsar ett hål. Orbitalrörelse av ett hål i kisel är kopplat till dess snurrningsgrad av frihet. Denna koppling påminner om kugghjul där cirkelrörelse (blå pil) och snurrning (röd pil) låses tillsammans. Kvantinformation kodas till den kombinerade rörelsen och snurrningen av ett hål i spin-orbit qubit. Upphovsman:Takashi Kobayashi, Tohoku universitet
"I det här arbetet, vi har konstruerat känsligheten för det elektriska fältet i vår spin-orbit qubit genom att sträcka kiselkristallen som ett gummiband, "Sa Kobayashi." Denna mekaniska konstruktion av spin-orbit qubit gör det möjligt för oss att anmärkningsvärt förlänga dess sammanhangstid, samtidigt som den behåller måttlig elektrisk känslighet för att styra spinnbana. "
Tänk på kugghjul i en klocka. Deras individuella spinning driver hela mekanismen för att hålla tiden. Det är varken snurr eller orbitalrörelse, men en kombination av dem som tar informationen vidare.
"Dessa resultat öppnar en väg för att utveckla nya artificiella kvantsystem och för att förbättra funktionaliteten och skalbarheten hos spinnbaserade kvanttekniker, "Sa Kobayashi.
