Физики совершили значительный шаг к созданию масштабируемых квантовых компьютеров — им удалось резко увеличить время жизни магнонов. Команда ученых добилась показателя до 18 микросекунд, что почти в 100 раз превышает предыдущие результаты. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Магноны — особые квазичастицы, представляющие собой кванты спиновых волн в магнитных материалах. Долгое время их практическое применение в квантовых технологиях сдерживал критически короткий срок жизни. Ранее они могли надежно передавать квантовую информацию не дольше нескольких сотен наносекунд. Этого было недостаточно для реальных вычислений.
Ученые нашли два ключевых решения, позволяющих преодолеть ограничение. Во-первых, вместо обычных магнонов команда возбуждала коротковолновые магноны — они менее чувствительны к поверхностным дефектам кристалла, которые раньше быстро разрушали частицы. Во-вторых, исследователи использовали сверхчистые сферы из железо-иттриевого граната (феррита) и охладили их в двухфазном криостате до экстремально низкой температуры — всего 30 милликельвинов, что на долю градуса выше абсолютного нуля. При таких условиях тепловые процессы, разрушающей магноны, практически останавливаются.
Важный вывод исследования состоит в том, что предел времени магнонов определяется не фундаментальными законами природы, а качеством материала. Ученые протестировали три сферы разной степени чистоты и убедились. Что чем меньше микроскопические примеси в кристалле, тем дольше живут магноны. Даже наименее чистый образец превзошел все прежние рекорды.
Полученные результаты открывают путь к использованию магнонов в качестве надежных носителей квантовой информации. Благодаря увеличенному времени жизни они могут стать основой «квантовой шины» — канала связи между сотнями кубитов на одном чипе, что критически важно для развития квантовых вычислений.
Ранее Наука Mail рассказывала, что эксперимент с квантовым компьютером приблизил взлом криптокошельков.
