Система для хранения квантовой информации, разработанная британскими учеными с использованием молекул RbCs, сохранила данные более чем на 5,6 секунды. Это значительно превосходит показатели ранее существовавших подобных систем.
При создании квантового компьютера существенным ограничением является декогеренция, потеря записанной квантовой информации в окружающую среду. Физики из Объединенного квантового центра в Даремском университете исследовали эту проблему для системы квантовой памяти – ультрахолодных полярных молекул, и нашли способ замедлить потерю информации.
В исследованиях применялись молекулы, образованные из рубидия и цезия. 87Rb133Из-за охлаждения до ультранизкой температуры, которая не достигала абсолютного нуля (минус 273,15 градусов Цельсия) всего на 700 нанокельвина (миллиардных долей градуса), полярные молекулы из атомов пятого и шестого периодов таблицы Менделеева имели сложную внутреннюю структуру колебательных и вращательных энергетических уровней, подходящих даже для создания. кудитовСуществуют обобщённые модели кубитов, способные принимать не только 0 или 1, но и другие логические значения. Управлять такой структурой можно с помощью дальнего действия диполь-дипольных взаимодействий.
В новой работе учёные стремились выявлять, объяснять и при необходимости устранять все экспериментально важные источники декогеренции в молекулярных кубитах. Измеряли… когерентностьДля достижения согласованности квантовой системы создавали суперпозицию состояний кубита с помощью микроволн, давая системе свободно развиваться. Затем через равные промежутки времени измеряли когерентность. Исследователи обнаружили, что количество молекул в каждом состоянии кубита изменяется периодически, а при декогеренции — потере информации — амплитуда этих колебаний уменьшается.
Далее ученые изучили, как время когерентности меняется при разных настройках эксперимента: например, силе магнитного поля или поляризации лазера, формирующего оптические ловушки для молекул. Удалось настроить магнитное поле так, чтобы созданный кубит не реагировал на слабые изменения его силы. А установив… «магический угол»Вблизи 55 градусов отклонения магнитного поля от направления поляризации лазера исследователи добились времени когерентности 5,6 секунды.
Эти операции позволили превысить время когерентности по сравнению со временем жизни молекулярного газа, применяемого для хранения информации. Сейчас ученые разрабатывают оптические решетки для ультрахолодных молекул, которые в будущем могут быть использованы в квантовых вычислениях.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature Physics.