Алмазные струны надёжно хранят квантовую информацию

Дефекты в алмазе, называемые цветовыми центрами кремниевых вакансий, являются перспективными кубитами. Захваченный в таком центре электрон действует как бит памяти и может испускать одиночные фотоны красного цвета. Они, в свою очередь, могут служить информационными носителями в квантовом Интернете.

Но имеется проблема: вибрации соседних атомов в кристаллической решётке алмаза быстро нарушают когерентность кубита, заставляя его «забывать» записанные данные.

Чтобы улучшить надёжность такой квантовой памяти в зашумлённой среде, исследователи из Кембриджа и Гарвардской инженерно-прикладной школы SEAS вырастили кристалл алмаза, содержащий цветовой центр, в виде струны толщиной примерно в один микрон (в 100 раз тоньше, чем человеческий волос).

Подача электрического напряжения на электроды, прикреплённые к обоим концам алмазной струны, заставляет её натягиваться и повышает частоту (энергию) вибраций, к которым чувствителен электрон.

«Такой процесс эффективно превращает окружающие вибрации в кристалле в не имеющее значения фоновое гудение, позволяя электрону внутри вакансии комфортабельно удерживать информацию сотни наносекунд – очень долгое время в квантовом масштабе», – рассказывает аспирант SEAS, Шруджан Меесала (Srujan Meesala), один из авторов статьи об этом достижении, размещённой в журнале Nature Communications.

Исследователи надеются довести срок когерентности своей квантовой памяти до милисекунды, что позволит выполнять сотни тысяч операций и пересылать данные на сверхбольшие расстояния.

Гарвардский офис технологического развития защитил интеллектуальную собственность, связанную с этим проектом, и рассматривает возможности коммерческого использования данной технологии.