Научный сотрудник НИЛ «Перспективные платформы для спиновых квантовых манипуляций» Казанского федерального университета (КФУ) Фадис Мурзаханов и его коллеги разработали метод управления ядрами дальних атомов углерода-13 в кристалле карбида кремния. Это открывает путь к созданию долговечной и устойчивой квантовой памяти. Об этом Науке Mail сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ.
Ученые работали с полупроводниковым кристаллом карбида кремния. Главная сложность в этой области — нестабильность квантовых систем. Любые внешние поля и атомные шумы мгновенно уничтожают информацию. Исследователи нашли способ выборочно управлять ядрами дальних атомов углерода-13 внутри кристалла. Эти ядра естественно инертны и устойчивы к внешним воздействиям, поэтому они защищены от электромагнитного шума и способны стабильно хранить информацию. Для улучшения свойств кристалл частично модифицировали немагнитными изотопами кремния-28.
В экспериментах с использованием NV-центров (дефектов в алмазе) специалисты впервые получили ядерные осцилляции Рабби на дальних атомах углерода-13 — это подтвердило полный контроль над их квантовым состоянием. Они зафиксировали перераспределение интенсивностей на спектральных линиях азота-14 и установили косвенную магнитную связь между ядрами азота и углерода. Оптимизация измерительных методов позволила достичь контрастности считывания сигнала 35% — рекордного показателя.
В первую очередь, полученные результаты закладывают основу для разработки долговечной квантовой памяти. Сейчас в научном мире происходит глобальный технологический сдвиг, связанный с переходом от нестабильных электронных кубитов к долгоживущим ядерным системам. Наши эксперименты вносят прямой вклад в этот мировой тренд, доказывая, что ядра углерода-13 могут служить надежными микроскопическими сейфами для квантовой информации
Карбид кремния выпускается промышленностью в больших масштабах для силовой электроники. Если квантовые свойства удастся использовать в реальных компонентах, их не придется производить на уникальном лабораторном оборудовании — технологию можно адаптировать под существующие заводские линии. Это значительно упростит внедрение квантовых технологий.
Ученые также проверят пределы устойчивости при более высоких температурах, чтобы приблизить технологию к реальному использованию. Результаты опубликованы в The Journal of Physical Chemistry Letters.
Ранее Наука Mail писала о том, что российские физики создали «квантовую оперативную память», которая сразу по нескольким параметрам превосходит разработки других стран.