Редакция сайта ТАСС
МОСКВА, 11 ноября. /ТАСС/. Российские физики предложили нейтральные атомы тулия для создания квантовых компьютеров с долговременной памятью. Как рассказали ТАСС в Физическом институте имени Лебедева РАН (ФИАН), ученые смогли удержать эти атомы в стабильном квантовом состоянии рекордные 55 секунд, что является одним из лучших значений, когда-либо продемонстрированных в мире.
Ученые из ФИАН и Российского квантового центра впервые подробно исследовали свойства нейтральных атомов тулия в качестве кубитов и продемонстрировали возможность эффективного управления их квантовым состоянием - как с помощью микроволнового излучения, так и посредством лазеров. "Главным достижением работы стало удержание стабильного квантового состояния до 55 секунд. Это одно из лучших значений, когда-либо продемонстрированных в мире. Также мы предложили метод "переключения" кубитов между основным состоянием и метастабильным с временем жизни 112 миллисекунд
Тулий - редкоземельный элемент с богатой энергетической структурой. Преимущества этих атомов как основы для квантовых вычислений связаны с возможностью кодировать кубиты в сверхтонких подуровнях основного состояния атома. Причем разница в энергии между этими подуровнями соответствует очень узкому диапазону - микроволновой частоте в 1 497 МГц. Воздействуя на этой частоте, можно "переключать" кубит, то есть управлять его квантовым состоянием. При этом подуровни почти не реагируют на колебания внешнего магнитного поля. В результате информация, записанная в таком кубите, может храниться десятки секунд, что для квантового мира считается почти вечностью.
Как рассказал ТАСС один из разработчиков, научный сотрудник лаборатории "Оптика сложных квантовых систем" ФИАН Денис Мишин, большое время когерентности, то есть возможности долго сохранять свое квантовое состояние, поможет существенно повысить качество квантовых операций, а также позволяет реализовать протоколы промежуточного хранения квантовой информации - как в оперативной памяти обычных компьютеров.
Кроме того, по словам ученого, атомы тулия привлекательны еще и тем, что позволяют на одной платформе реализовать протоколы, которые характерны как для щелочных (например, рубидий и цезий), так и для щелочноземельных (стронций, иттербий и другие) элементов. "Подобно первым, кубиты на основе тулия демонстрируют надежность и точность квантовых операций внутри сверхтонкой структуры. Подобно вторым - открывают возможности для управления энергетическими состояниями атомов с помощью оптического излучения. Это, в свою очередь, позволяет реализовать широкий спектр квантовых алгоритмов", - рассказал Мишин.
В ФИАН также отметили, что все эксперименты проводились на установке, которую изначально создали для разработки компактных сверхточных оптических часов на основе атомов тулия. Это говорит о том, что атомы тулия - это многофункциональная платформа, перспективная для самых разных направлений в квантовых технологиях.
Комментарии