Upravo sada, pohranjivanje kvantnih podataka u svojstvima spina elektrona, poznato kao koherencija spina , zahtijeva vrlo posebnu i delikatnu laboratorijsku postavu. To nije nešto što možete učiniti bez pažljivo kontroliranog okruženja.
Ovdje je međunarodni tim istraživača uspio pokazati vidljivu spinsku koherenciju na sobnoj temperaturi, koristeći sićušne nedostatke u slojevitom 2D materijalu zvanom heksagonalni borov nitrid (hBN).
"Rezultati pokazuju da kada jednom zapišemo određeno kvantno stanje na spinu ovih elektrona, ta se informacija pohranjuje oko milijunti dio sekunde, što ovaj sustav čini vrlo obećavajućom platformom za kvantne primjene", kaže fizičar Carmem Gilardoni sa Sveučilišta u Cambridgeu u Velikoj Britaniji.
"Ovo se može činiti kratkim, ali zanimljivo je da ovaj sustav ne zahtijeva posebne uvjete – može pohraniti spinsko kvantno stanje čak i na sobnoj temperaturi i bez potrebe za velikim magnetima."
Slojevi hBN-a ostaju povezani zajedno zahvaljujući molekularnim silama ugrađenim u sam materijal, ali defekti se mogu pojaviti kada se materijal sintetizira ili obrađuje. To daje sićušna mjesta gdje elektroni mogu biti zarobljeni.
Zašto je sobna temperatura važna
Ne samo da su istraživači mogli uhvatiti i promatrati elektrone u hBN defektima, već su također mogli manipulirati njima pomoću svjetla. Ovo je prvi za pokuse ove vrste na normalnim temperaturama okoline.
Na temelju mjerenja koje je poduzeo tim, upotreba hBN-a obećava kao stabilna kvantna pohrana – čak i ako se kvantna stanja trenutno mogu pohraniti samo mali djelić sekunde, znakovi su da bi se to s vremenom moglo povećati.
"Rad s ovim sustavom istaknuo nam je snagu temeljnog istraživanja novih materijala", kaže fizičarka Hannah Stern sa Sveučilišta u Manchesteru u Velikoj Britaniji.
"Što se tiče hBN sustava, kao polje možemo iskoristiti dinamiku pobuđenog stanja u drugim novim materijalnim platformama za korištenje u budućim kvantnim tehnologijama."
Održavanje kvantnih stanja – i kvantnih informacija – stabilnima i zaštićenima od interferencije stalni je izazov za znanstvenike koji neprestano traže nove materijale i nove tehnike za poboljšanje stabilnosti.
Što još nedostaje do praktične primjene
Tim sada istražuje načine kako povećati vrijeme pohrane vrtnje iznad milijuntog djelića sekunde, poboljšati pouzdanost nedostataka i kvalitetu svjetla koje iz njega emitira.
Kako bude napredovao, polako, ali sigurno , moći ćemo razviti naprednije kvantne senzore – sposobne pratiti sitne promjene u svemiru – i kvantne mreže za super-brz, super-siguran prijenos informacija.
"Svaki novi obećavajući sustav proširit će skup alata dostupnih materijala, a svaki novi korak u tom smjeru unaprijedit će skalabilnu implementaciju kvantnih tehnologija", kaže Stern.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Materials .
Komentari
Podijelite svoje mišljenje, postavite pitanje ili komentirajte članak.
Ovaj tekst još nije komentiran.
Budite prvi i podijelite svoje mišljenje!