Рекорд стабильности кубита улучшен в 10 тысяч раз

В японском Университете Тохоку исследователям удалось увеличить длительность хранения кубитом квантовой информации (период когерентности) до 10 миллисекунд, что превосходит лучший прежний результат на четыре порядка.

Это достижение, представленное в статье для журнала Nature Materials, будет имеет далекоидущие последствия для развития информационных технологий, поскольку более длительное время когерентности делает спин-орбитальные кубиты идеальным кандидатом для создания больших квантовых компьютеров.

Кодирование кубитов с помощью спина или орбитального движения заряженной частицы дает различные преимущества, востребованные при создании квантовых компьютеров. Чтобы совместно использовать эти преимущества, японские ученые использовали экзотическую заряженную частицу «дырку», поскольку орбитальное движение и спин дырок в кремнии связаны между собой.

«Мы определили спин-орбитальный кубит, используя заряженную частицу, которая выглядит как дырка, захваченная атомом примеси в кристалле кремния», — сказал ведущий автор Такаши Кобаяши (Takashi Kobayashi), доцент в Университете Тохоку.

По словам Кобаяши, спин-орбитальные кубиты, закодированные дырками, особенно чувствительны к электрическим полям, что позволяет более быстро управлять ими и способствует увеличению масштабов квантовых компьютеров. Однако такие кубиты чувствительны к электрическому шуму, что сокращает период их когерентности.

В этой работе авторы смогли уменьшить чувствительность кубита к электрическому полю, растягивая кристалл кремния как резиновую ленту. «Эта механическая инженерия спин-орбитального кубита позволяет нам значительно увеличить время его когерентности, сохраняя при этом умеренную электрическую чувствительность для управления кубитом», — сказал Кобаяши.