Szerzej piszą na ten temat w artykule zamieszczonym na łamach Science Advances. Celem prowadzonych badań było znalezienie sposobu na przesyłanie informacji w sieciach kwantowych. Aby zrealizować ten cel, trzeba dysponować narzędziami umożliwiającymi odróżnianie mikrofal od magnonów.
Czytaj też: Ukryte cechy nadprzewodnika. Kwantowy przełom wykazał coś niespodziewanego
Pole magnetyczne magnonów, czyli falowych wzbudzeń w materiałach magnetycznych, posłużyło do zarządzania kubitami. To nowość, ponieważ przez długi czas wydawało się, że w ogóle nie ma takiej możliwości. Praktyka wykazała coś zgoła odmiennego: pola magnetyczne magnonów naprawdę mogą pomóc w przesyłaniu informacji.
Po co w ogóle cały ten wysiłek? Komputery kwantowe mogą zrewolucjonizować wiele dziedzin, usprawniając wykonywanie obliczeń i wprowadzając je na zupełnie inny poziom. Niestety, kubity odpowiedzialne za przenoszenie informacji są podatne na zakłócenia w postaci szumów. Nawet niewielkie wahania temperatury mogą prowadzić do utraty informacji, co jest oczywiście ogromnym problemem.
Magnetyzm magnonów posłużył naukowcom do przesyłania informacji kwantowych z wysoką skutecznością
Jednym z rozwiązań jest dzielenie komputerów kwantowych na moduły, dzięki czemu ryzyko wystąpienia błędów spada. Nie jest to jednak wyjście idealne, ponieważ pojawia się konieczność przekazywania informacji kwantowych między tymi modułami, co z kolei przekłada się na możliwość utraty tych danych. Niemieccy inżynierowie próbowali uporać się z tym ograniczeniem i wydaje się, że zrealizowali postawiony sobie cel.
Jak przesyłać kubity? Choćby z udziałem magnonów, co do niedawna wydawało się kompletną abstrakcją. Członkowie zespołu badawczego wyjaśniają, że długość fali magnonów mieści się w zakresie mikrometrów i jest znacznie krótsza niż fale centymetrowe występujące w typowej technologii mikrofalowej. Prowadzi to do istotnej zalety, ponieważ ślad mikrofalowy magnonów zajmuje mniej miejsca w projektowanych układach.
Czytaj też: W Wielkiej Brytanii pojawiło się kwantowe tornado. Naukowcy maczali w tym palce
W toku eksperymentów nasi zachodni sąsiedzi przeanalizowali interakcje zachodzące między kubitami i magnonami wytworzonymi przez wakanse atomów krzemu w strukturze krystalicznej węglika krzemu. Informacja kwantowa zakodowana w stanie spinowym wakansu sprawia, że takie kubity określa się mianem spinowych.
Stosując antenę mikrofalową do tworzenia magnonów inżynierowie mieli twardy orzech do zgryzienia, ponieważ magnony wewnątrz dysku mogą mieć zdecydowanie niższą częstotliwość od częstotliwości napędowej anteny. W efekcie trudno było im odróżnić napęd mikrofalowy anteny oraz sygnałów związanych z magnonami. Mimo to odnieśli istotny sukces i nie zamierzają się zatrzymywać: w planach mają wysoce precyzyjne stymulowanie magnonów, dzięki czemu możliwe będzie celowanie w konkretne kubity wchodzące w skład większych układów.
