Для квантового компьютера нужен подходящий носитель временной квантовой информации. В статье, вышедшей в Nature Materials, исследователи Технического университета Вены показали, что информация, записанная на «дефектах решетки» крошечных алмазов, может сохраняться до восьми часов.
В идеале алмаз состоит исключительно из решетки атомов углерода. В действительности, однако, всегда есть примеси. При облучении они выбрасывают из решетки атомы углерода. На их месте могут возникать атомы азота, наряду с которыми в решетке остаются пустоты. Такая конструкция называется NV-центром (N - азот, V - англ. vacancy) и образует квантовую систему, в которой может быть размещена информационная единица (квантовый бит).
Информация записана учеными на спине атомов азота. С этой целью с алмазом соединен микроволновый резонатор, разработанный в 2016 году в Венском технологическом университете. Информация встраивается микроволновыми фотонами и снова считывается.
Физики, возглавляемые Йоханнесом Майером (Johannes Majer) из Атомного института Венского технологического университета и ведущим автором работы Томасом Астнером (Thomas Astner) исследовали, на какое время в таких системах что-то сохраняется. «Время, в течение которого квантовый бит обычно теряет свою энергию и, следовательно, сохраненную информацию, является одной из наиболее технологически важных характеристик такого квантового бита. Поэтому особенно важно точно понять причину потери энергии и скорость этого процесса», - считает Астнер. В ходе исследования венские ученые впервые сумели это осуществить.
При температурах чуть выше абсолютного нуля (примерно - 273 °C) рекордсмен - специальный алмаз, сделанный японскими учеными, - сумел сохранить квантовую информацию в течение восьми часов. Для квантовой физики и компьютерных технологий это почти библейский возраст. Даже в обычных компьютерных чипах энергия теряется в течение нескольких сотен миллисекунд, и ее следует обновлять.
Этот феномен был также исследован на компьютерных моделях. Выяснилось, что долговременную сохранность информации обеспечивает особо жесткая решетка алмаза. «Тогда как в других материалах колебания решетки могли бы быстро привести к утрате сохраненной информации, связь квантовой информации с колебаниями решетки в алмазе довольно мала и энергия может храниться в течение нескольких часов», - пояснил Астнер.
