Физики создали «провода» из синтетических алмазов

Ученые из США впервые получили «провода» из микроскопических синтетических алмазов. Их можно применить для передачи квантовой информации, что, в свою очередь, поможет в создании сложных квантовых вычислительных устройств.

Если бы эти провода были частью компьютера, они бы передавали информацию между его элементами. У нас нет сомнений в том, что мы смогли бы считать состояние спина частицы, подключенной к одному концу провода, измеряя спин на противоположном окончании нити из наноалмазов.

– Крис Хаммель из университета штата Огайо в Коламбусе (США)

В рамках исследования Хаммель и его коллеги проводили эксперименты с микроскопическими синтетическими алмазами, в которых содержатся «вкрапления» в виде одиночных атомов азота. Добавление азота позволяет использовать алмазы в качестве кубитов – квантовый разряд или наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере.

Кубиты могут быть связаны друг с другом, то есть на них может быть наложена ненаблюдаемая связь, выражающаяся в том, что при всяком изменении над одним из нескольких кубитов остальные меняются согласованно с ним. Иными словами, совокупность запутанных между собой кубитов может интерпретироваться как заполненный квантовый регистр. Как и отдельный кубит, квантовый регистр гораздо информативнее классического регистра битов. Он может не только находиться во всевозможных комбинациях составляющих его битов, но и реализовывать всевозможные тонкие зависимости между ними.

Специалисты, исследуя при помощи магнитно-резонансного микроскопа работу кубитов, обнаружили, что при «записи» информации о спине электрона в определенную точку соседние с ней атомы азота копировали его и передавали их «по цепочке» дальше.

В результате авторы исследования предположили, что применение наноалмазов для передачи информации о спине возможно только в том случае, если атомы азота внутри них будут расположены в виде линии. Так, ученые вырастили несколько алмазных «проводов» длиной в 4 микрометра и толщиной в 200 нанометров.

В результате, как отмечают авторы исследования, они добились передачи спина электрона из одного конца «провода» в другой. В процессе опытов ученые обратили внимание на то, что сигнал существовал на концах такого провода почти в два раза дольше, чем в его середине. Авторы исследования считают, что это может объяснить, почему их коллеги во время предыдущих экспериментов не могли обнаружить факт передачи спина между атомами азота.