Рубрика выходит при поддержке
04.12.2021
Мария Осетрова
4 966

Кубиты идут на свист

3.6

Ученые из Германии и России описали метод, который позволяет контролировать спины центров окраски в карбиде кремния при помощи поверхностных акустических волн. Это можно использовать для хранения информации на устройствах квантовой памяти.

Схематичное представление прецессии электронного спина в центре окраски. / © HZDR/Blaurock
Схематичное представление прецессии электронного спина в центре окраски. / © HZDR/Blaurock

В качестве кубитов — квантовых носителей информации — в работе использовали дефекты в структуре карбида кремния (SiC), которые также называются центрами окраски, поскольку начинают поглощать свет в спектре, который ранее не был характерен для материала. В этих местах возникают пространственно фиксированные электронные спины, состоянием которых можно управлять, записывая информацию в виде направления спина. Ранее на электронные спины для таких задач воздействовали при помощи электрического или магнитного поля или оптически. В новом исследовании ученые предложили делать это механически — посредством поверхностных акустических волн.

В описанном подходе магнитное поле подстраивает резонансные частоты электронного спина под частоту акустической волны, а лазер переводит его из основного состояния в возбужденное. При обратном переходе в основное спиновое состояние центр окраски испускает квант света, по которому можно определить состояние спина. Благодаря поверхностным акустическим волнам — звуковым колебаниям на поверхности твердого тела, похожим на морские волны — ученые могут одновременно контролировать как основное, так и возбужденное состояние.

Но есть процесс, который способствует потере информации — прецессия спина. Поскольку спин — воображаемая ось вращения частицы, можно провести аналогию с вращением волчка: продолжая вращаться вокруг своей оси, он способен отклоняться от вертикального положения, это и называют прецессией. Примерно то же происходит с электронным спином, и при каждом переходе из основного состояния в возбужденное и обратно ось прецессии меняет свое направление. Большая разница между направлениями осей прецессии в двух состояниях приводит к тому, что ориентация спина меняется неконтролируемо, а квантовая информация теряется всего за несколько таких переходов.

В своей работе ученые показали, как это предотвратить: если правильно настроить резонансные частоты центра окраски, при переходе между состояниями прецессионная ориентация сохраняется. А значит, сохраняется и записанная информация.

Предложенный метод акустической манипуляции открывает новые возможности для обработки квантовой информации в квантовых устройствах, размеры которых соответствуют размерам современных микрочипов. Это сделает квантовые технологий дешевле и доступнее.

Статья с результатами исследования опубликована в журнале Science Advances.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

Вчера, 18:45
Александра Медведева

Снимки телескопа Hubble показали, что черная дыра в центре карликовой галактики Henize 2-10 создает звезды вместо того, чтобы их разрушать. Открытие может стать ключом к пониманию происхождения сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной.

Позавчера, 21:12
Илья Ведмеденко

Российские специалисты обратили внимание на возможные технические трудности, связанные с модулем «Поиск» Международной космической станции. Ранее в NASA намекнули на изоляцию российского модуля «Звезда».

Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

17 января
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

17 января
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: