Stan kwantowy utrzymany dłużej niż dotychczas. Nowy rekord związany z węglikiem krzemu

Naukowcy z Uniwersytetu w Chicago byli w stanie odczytać kubity na żądanie oraz utrzymać stan kwantowy przez ponad pięć sekund. Pobili więc nowy rekord w tej kategorii.

Nieczęsto zdarza się, by informacja kwantowa była zachowywana w tak krótkim czasie. Pięć sekund to wystarczająco długo, aby wysłać sygnał z prędkością światła na Księżyc i z powrotem. To bardzo dużo, jeśli myślimy o przesyłaniu informacji z kubitu do kogoś za pomocą światła. Światło to będzie prawidłowo odzwierciedlać stan kubitu nawet po niemal 40-krotnym okrążeniu Ziemi – co z kolei toruje drogę do stworzenia rozproszonego kwantowego Internetu.

David Awschalom, Argonne National Laboratory

Czytaj też: W polikryształach odkryto rzadki stan kwantowy. Nadchodzą lepsze ekrany LCD i precyzyjniejsze lasery

Warto mieć na uwadze, że naukowcy zaangażowani w ten projekt wykonali kubity z łatwego w użyciu materiału zwanego węglikiem krzemu. Jest on powszechnie stosowany w produkcji żarówek, pojazdów elektrycznych czy urządzeń elektronicznych działających na wysokich napięciach. Jeśli rozwój technologii proponowanej przez Awschaloma i jego współpracowników będzie przebiegał zgodnie z planem, to świat zyska szansę na tanie i skalowalne kwantowe innowacje.

Realizacja projektu rozpoczęła się od stworzenia niemal 100-procentowo czystych próbek węglika krzemu. Dzięki nim udało się zredukować szum tła, który mógłby zakłócać funkcjonowanie kubitów. Później, korzystając z impulsów mikrofalowych skierowanych do kubitów, członkowie zespołu badawczego wydłużyli okres, w którym zachodzi tzw. koherencja. Wtedy też kubity przechowują informacje kwantowe.

Stan kwantowy został utrzymany przez ponad pięć sekund

Jak wyjaśnia Chris Anderson, owe impulsy odłączają kubit od źródeł szumu poprzez błyskawiczne odwrócenie stanu kwantowego. Każdy taki impuls umożliwia usuwanie potencjalnych błędów, które pojawiły się w międzyczasie. Istnieje możliwość, że koherencję uda się wydłużyć. To z kolei zapewni dalsze korzyści, tak jak miało to miejsce w tym przypadku. Dzięki ustanowionemu rekordowi naukowcy są w stanie wykonać ponad 100 milionów operacji, zanim stan kwantowy ulegnie zakłóceniu.

Czytaj też: Powstał kwantowy czujnik grawitacji, który umożliwi precyzyjne pomiary odległych planet

W dalszej perspektywie jest też mowa o stworzeniu kwantowego Internetu. Anderson dodaje, że w czasie eksperymentów powstało coś, co można określić mianem konwertera ze stanów kwantowych do sfery elektronów będących językiem klasycznej elektroniki. Teraz naukowcy chcieliby stworzyć nową generację urządzeń, które wykryją pojedyncze elektrony, jednocześnie przenosząc stany kwantowe. A tak się składa, że węglik krzemu nadaje się do obu tych zastosowań.