Ny teknologi lader kvantebits holde information i 10, 000 gange længere end tidligere rekord

Kvantebits, eller qubits, kan holde kvanteinformation meget længere nu takket være indsats fra et internationalt forskerhold. Forskerne har øget opbevaringstiden, eller sammenhængstid, til 10 millisekunder—10, 000 gange længere end den tidligere rekord - ved at kombinere kredsløbsbevægelsen og spinding inde i et atom. Et sådant løft i informationsopbevaring har store konsekvenser for informationsteknologiudviklingen, eftersom den længere sammenhængstid gør spin-orbit qubits til den ideelle kandidat til at bygge store kvantecomputere.

De offentliggjorde deres resultater den 20. juli i Naturmaterialer .

"Vi definerede en spin-orbit qubit ved hjælp af en ladet partikel, som fremstår som et hul, fanget af et urenhedsatom i siliciumkrystal, " sagde hovedforfatter Dr. Takashi Kobayashi, forsker ved University of New South Wales Sydney og assisterende professor ved Tohoku University. "Orbital bevægelse og spinning af hullet er stærkt koblet og låst sammen. Dette minder om et par indgribende gear, hvor cirkulær bevægelse og spinning er låst sammen."

Qubits er blevet kodet med spin eller orbital bevægelse af en ladet partikel, producerer forskellige fordele, der er meget efterspurgte til at bygge kvantecomputere. For at udnytte fordelene ved qubits, Kobayashi og holdet brugte specifikt et eksotisk ladet partikel "hul" i silicium til at definere en qubit, da orbital bevægelse og spin af huller i silicium er koblet sammen.

Spin-orbit qubits kodet af huller er særligt følsomme over for elektriske felter, ifølge Kobayashi, som giver mulighed for hurtigere kontrol og fordele ved at opskalere kvantecomputere. Imidlertid, qubits påvirkes af elektrisk støj, begrænser deres sammenhængstid.

"I dette arbejde, vi har konstrueret følsomhed over for det elektriske felt i vores spin-orbit qubit ved at strække siliciumkrystallen som et gummibånd, " sagde Kobayashi. "Denne mekaniske konstruktion af spin-orbit qubit gør det muligt for os at forlænge dens kohærens tid bemærkelsesværdigt, mens den stadig bevarer moderat elektrisk følsomhed for at kontrollere spin-orbit qubit."

Tænk på gear i et ur. Deres individuelle spinning driver hele mekanismen for at holde tiden. Det er hverken spin eller orbital bevægelse, men en kombination af dem, der bringer informationen videre.

"Disse resultater åbner en vej til at udvikle nye kunstige kvantesystemer og forbedre funktionaliteten og skalerbarheden af ​​spin-baserede kvanteteknologier, " sagde Kobayashi.