Установлен новый рекорд по длительности хранения информации в квантовых битах
В своем эксперименте ученые создали квантовую систему, состоящую из атомов фосфора, заключенных в кристаллической решетке кремния. Охладив все это до температуры в 4 градуса выше абсолютного нуля (-269 градусов по шкале Цельсия), ученые с помощью воздействий внешними магнитными полями поместили все атомы фосфора в состояние квантовой суперпозиции, закодировав в них определенную информацию. Затем температура квантовой системы была поднята до нормальной температуры, до 25 градусов по шкале Цельсия, при этом, квантовые биты продолжали сохранять свое состояние в течение длительного времени. Более того, эти квантовые биты обеспечили сохранность информации при повторной заморозке квантовой системы до сверхнизкой температуры, до температуры, при которой вновь стало возможным управление кубитами и считывание содержащейся в них информации с помощью луча лазерного света.
"39 минут это просто огромный промежуток времени по сравнению со стотысячной долей секунды, требующейся для переключения или считывания направления вращения ядра атома фосфора. За это время можно произвести массу операций с информацией, записанной в таких долговечных кубитах, что, несомненно, станет очень полезным свойством при создании квантовых вычислительных систем будущего, способных работать при нормальной температуре окружающей среды" - рассказывает Стефани Симмонс (Stephanie Simmons), ученая из Оксфордского университета.
Для того, чтобы получить такие впечатляющие результаты по длительности хранения квантовой информации, ученые проверили работоспособность кубитов из комбинаций множества различных материалов, но самые лучшие показатели продемонстрировали атомы фосфора, внедренные в кристаллическую решетку кремния. Каждый из атомов фосфора имеет свой момент вращения, квантовая составляющая которого определяет записанную в него информацию. Вращение ядра атома позволяет рассматривать это как крошечный магнит, направленный в определенную сторону. Горизонтальное положение атома рассматривается как состояние 1, вертикальное - 0, а промежуточные положения соответствуют состоянию квантовой суперпозиции.
Для того, чтобы начать всерьез задумываться о применении атомов фосфора в качестве квантовых битов будущих вычислительных систем, ученым предстоит еще проделать массу работы. Все дело заключается в том, что все 10 миллиардов атомов фосфора, которые использовались в эксперименте, были помещены в одинаковые квантовые состояния. Для того, чтобы произвести крупномасштабные квантовые вычисления физикам потребуется возможность помещения отдельных кубитов системы в различные квантовые состояния. Такая возможность разрабатывается учеными в настоящее время, а дальнейшие эксперименты покажут, насколько сильно отразится характер хранимой квантовой информации на длительности хранения этой информации.
