Generał

Gitarowe strojenie diamentowych strun poprawia pamięć kwantową, znajduje badanie


Internet kwantowy, który wykorzystywałby sygnały kwantowe zamiast fal radiowych, był reklamowany ze względu na jego potencjał do całkowicie bezpiecznego przesyłania informacji. Dzięki szyfrowaniu kwantowemu opartemu na dystrybucji klucza kwantowego zaszyfrowane wiadomości i ich klucze byłyby wysyłane oddzielnie, co skutkowałoby natychmiastowym zniszczeniem wszelkich potencjalnie naruszonych wiadomości.

Proces został opóźniony, ponieważ użycie bitów kwantowych (kubitów) wymaga pamięci kwantowej, zupełnie nowego i skomplikowanego interfejsu. Pamięć kwantowa jest niestabilna, ponieważ kubity są niezwykle wrażliwe na czynniki środowiskowe, co skutkuje łatwą do zakłócenia zdolnością do zatrzymywania i przywoływania informacji.

Tuning diamentowych sznurków

Teraz nowe badanie opublikowane w Nature Communications przez naukowców z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) oraz University of Cambridge ujawnia rozwiązanie poprawiające pamięć kwantową poprzez zwiększenie zdolności kubitów do zapamiętywania informacji. Artykuł ujawnia, że ​​struny wytworzone z zanieczyszczeń lub defektów diamentów można dostroić, aby uspokoić środowisko kubitu i poprawić zachowanie pamięci od dziesiątek do kilkuset nanosekund.

„Zanieczyszczenia w diamentie okazały się obiecującymi węzłami sieci kwantowych” - powiedział Marko Loncar, profesor elektrotechniki Tiantsai Lin w SEAS i główny autor badań, „jednak nie są one doskonałe”.

„Niektóre rodzaje zanieczyszczeń są naprawdę dobre w zatrzymywaniu informacji, ale mają trudności z komunikowaniem się, podczas gdy inne są naprawdę dobrymi komunikatorami, ale cierpią na utratę pamięci. W tej pracy wzięliśmy ten drugi rodzaj i poprawiliśmy pamięć dziesięciokrotnie” - dodał Loncar.

Centra kolorów wakatów krzemu

Zanieczyszczenia lub defekty diamentów nazywane są centrami kolorów pustki krzemu i mogą działać jako kubity, wykorzystując elektron uwięziony w środku jako bit pamięci. Jednak głośne wibracje emitowane przez pobliskie atomy powodują, że elektron zapomina o wszelkich przechowywanych informacjach kwantowych.

Aby umożliwić elektronowi zachowanie pamięci w tym głośnym otoczeniu, naukowcy wyrzeźbili kryształ diamentu, w którym znajduje się środek koloru, w cienki sznurek z elektrodami przyklejonymi do każdej strony. Po przyłożeniu napięcia struna rozciąga się, zwiększając częstotliwość drgań, na które elektron jest wrażliwy, podobnie jak w procesie strojenia strun gitary.

„Tworząc napięcie w strunie, zwiększamy skalę energii drgań, na które elektron jest wrażliwy, co oznacza, że ​​może on teraz odczuwać tylko wibracje o bardzo wysokiej energii” - powiedział Srujan Meesala, absolwent SEAS i współautor papier.

„Ten proces skutecznie zamienia otaczające wibracje w krysztale w nieistotny szum tła, umożliwiając elektronowi znajdującemu się w pustce wygodne przechowywanie informacji przez setki nanosekund, co w skali kwantowej może być naprawdę długim czasem. Symfonia tych przestrajalnych diamentowych strun może służyć jako kręgosłup przyszłego internetu kwantowego ”- dodał Meesala.

Badania są własnością intelektualną Harvard Office of Technology Development i trwają prace nad przyszłymi aplikacjami, w których pamięć kubitowa może być wydłużona do milisekundy.


Obejrzyj wideo: Sekret sprawnego tłumienia strun na gitarze! Lekcja dla początkujących. (Październik 2021).