Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
Рубрика выходит при поддержке
04.12.2021
Мария Осетрова
5 162

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 13:13
Алиса Гаджиева

Палеонтологи обнаружили останки никогда ранее не встречавшегося дасплетозавра, который, возможно, был прямым предком Tyrannosaurus rex. Эта находка может разрешить серьезные споры об эволюционной родословной самого знаменитого динозавра.

Позавчера, 13:02
Александра Медведева

Новое исследование указало на мобильные элементы, которые могут перемещаться и размножаться в пределах генома, как на наиболее вероятный источник подавляющего большинства интронов, некодирующих участков ДНК эукариот. Открытие позволяет объяснить огромные различия в количестве интронов в геномах разных видов.

Вчера, 10:24
Александр Березин

Черные дыры периодически разрывают звезды на части, но параметры конкретно этого события из ранней Вселенной поставили ученых в тупик.

26 ноября
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

26 ноября
Мария Азарова

Международный коллектив ученых спрогнозировал наши ежедневные потребности в воде в зависимости от антропометрических, экономических и экологических факторов.

26 ноября
Денис Тулинов

Технологии искусственного интеллекта проникают во все сферы жизни. Наука не исключение — ученые начинают использовать машинное обучение все активнее, и за ним уже есть реальные научные достижения. Но это лишь прелюдия: ИИ явился не просто помочь с расчетами, его роль в будущем масштабнее — он усилит наше мышление, указывая на взаимосвязи, которые человеческому уму не видны. Наука изменится. Naked Science полагает, что у нее появился новый способ изучать мир.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

[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
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
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: