Электроника, которую мы используем для наших компьютеров только, знает два различных государства: ноль или один. Квантовые системы, с другой стороны, могут быть в различных государствах сразу, они могут сохранить суперположение «ноля» и «один». Это явление могло использоваться, чтобы построить сверхбыстрые квантовые компьютеры, но есть несколько технологических препятствий, которые должны быть преодолены сначала. Самая большая проблема состоит в том, что квантовые состояния быстро разрушены из-за взаимодействий с окружающей средой.
В TU Wien (Вена), ученые теперь преуспели в том, чтобы использовать эффект защиты увеличить стабильность особенно многообещающей квантовой системы.Квантовый компьютер, сделанный из двух системЕсть различные понятия для возможных квантовых компьютеров. «Что мы используем, гибридная система двух совершенно других квантовых технологий», говорит Джоханнс Мэджер. Вместе с его командой он соединяет микроволновые печи и атомы, занимаясь расследованиями и строя новый тип из квантовой памяти.
Теоретики Дмитрий Кример и Стефан Роттер разработали теоретическую модель, описывающую сложную динамику в таких гибридных квантовых системах.В микроволновом резонаторе созданы фотоны. Они взаимодействуют с вращением атомов азота, которые встроены в алмаз.
Микроволновый резонатор может использоваться, чтобы быстро транспортировать информацию о кванте. Атомные вращения в алмазе могут сохранить его – по крайней мере, сроком на несколько сотен наносекунд, который длинен по сравнению с временными рамками, на которых фотоны перемещаются в микроволновый резонатор.«Все атомы азота абсолютно идентичны. Но когда они размещены в немного отличающуюся среду, у них есть немного отличающиеся частоты перехода», говорит Стефан Пуц, доктор философии-студент в Венском техническом университете.
Атомные вращения ведут себя как комната, полная часов маятника. Первоначально они могут колебаться в синхронизации, но поскольку они никогда не могут быть точно идентичными, они в конечном счете теряют свой ритм, создавая случайный шум.Заказ причин сцепления«Создавая сильную связь между атомными вращениями и резонатором, возможно существенно продлить время, в течение которого вращения колеблются в строгое время – если их энергетические уровни повинуются правильному распределению», говорит Дмитрий Кример. Атомные вращения непосредственно не взаимодействуют друг с другом, но простое то, что они коллективно соединены с микроволновым резонатором, препятствует тому, чтобы они изменились в государство, в котором они не могут использоваться для обработки информации о кванте больше.
Этот эффект защиты значительно увеличивает продолжительность, в которой информация о кванте может быть прочитана из атомных вращений.«Улучшение квантового времени последовательности с этим эффектом защиты впадины открывает много многообещающих заявлений на нашу гибридную квантовую систему», говорит Джоханнс Мэджер.
Работа была теперь опубликована по своей природе Физика.