Осуществлена передача спиновой информации с кубита на фотон

Экспериментальное устройство, созданное в Принстонском университете, демонстрирует возможность применения света для обмена сигналами между квантовыми битам, включая те, что не находятся в непосредственной близости друг от друга.

Команда, включающая учёных из университетов Мэриленда и Констанца (Германия), Объединенного Квантового Института (JQI) и Национального Института стандартов и технологии (NIST), использовала кубиты на основе одиночных электронов, удерживаемых двойными квантовыми точками. С помощью внешнего магнитного поля они смогли перенести квантовую информацию, закодированную в спине электрона, на частицу света.

Джейсон Петта (Jason Petta), профессор из Принстона, считает эту работу прорывом технологий кремниевых спиновых кубитов в абсолютно новом направлении: из плоского ландшафта, где связаны лишь ближайшие соседи, в пространство, где каждый соединяется со всеми.

В декабре 2017 г. принстонские физики отчитались в журнале Science об успешном связывании спинов двух электронов на расстоянии 100 нм., однако связывание спина со светом, что обеспечило бы дальнее спин-спиновое взаимодействие, до сих пор оставалось нерешённой задачей.

«Взаимодействие между спином, зарядом и фотоном требуется тщательно организовать и защитить от шума окружающей среды, что до сих пор не было возможно», — заявил участвовавший в эксперименте аспирант Сяо Ми (Xiao Mi), соавтор статьи, опубликованной в Nature.

Исследователи создали большой градиент магнитного поля, так что ориентация спина менялась в зависимости от того, в какой части квантовой точки находится электрон. В сочетании с продемонстрированной группой в 2016 г. техникой связывания заряда с фотоном это позволило соединить направление спина кубита с электрическим полем фотона.

Такие фотоны могут служить не только для передачи информации другому кубиту, их можно по оптоволокно выводить на считывающее устройство. Авторы уже работают над реализацией обеих этих возможностей.