Время жизни кубита продлили в 1000 раз, Hi-Tech

Схематическое изображение взаимодействия атома (синим) и электрона (желтым). Иллюстрация Berkley National Laboratory

Американские физики смогли продлить время жизни кубита, построенного на основе квантовых точек, почти в 1000 раз. Им удалось это сделать благодаря контролю возбужденного состояния электрона при помощи лазера. Статья исследователей появится в журнале Nature, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе Мичиганского университета.

Квантовой точкой называется маленькая (2-10 нанометров) зона полупроводника, содержащая электроны проводимости, движение которых ограничено по всем трем пространственным координатам. Электроны проводимости - квазичастицы (то есть объекты, наделенные свойствами частиц только для удобства вычислений), движение которых обуславливает электропроводность. Простейшим примером квантовой точки может служить нанометровый кусок полупроводника.

Кубит, в свою очередь, представляет собой квантовомеханический аналог обычного бита, который в отличие от классического аналога может находиться не только в состоянии ноль и единица, но и в их суперпозиции.

В качестве носителя информации в кубитах, построенных на квантовых точках, выступает заключенный в них электрон. Его наличие приводит к возникновению магнитного поля, которое, взаимодействуя с полями атомов точки, разрушает квантовое состояние кубита и приводит к потере информации. Время жизни данных в подобном объекте составляет порядка 10^-9 секунды.

В рамках работы ученые облучали кубиты лазером. В результате им удалось добиться перехода электрона на более высокий энергетический уровень. При этом внутри кубита образовалась так называемая дырка - квазичастица с положительным зарядом. Оказалось, что наличие дырки позволяет нормализовать работу квантовой точки, продлевая время удержания информации в 1000 раз.

По словам ученых, данный эффект стал для них полной неожиданностью. Он является проявлением так называемого нелинейного обратного взаимодействия физической системы, которое, по утверждению физиков, в природе является достаточно редким явлением.