Les bits quantiques, ou qubits, peuvent désormais contenir des informations quantiques beaucoup plus longtemps grâce aux efforts d'une équipe de recherche internationale. Les chercheurs ont augmenté le temps de rétention, ou temps de cohérence, à 10 millisecondes – 10000 fois moreover longtemps que le document précédent – en combinant le mouvement orbital et la rotation à l'intérieur d'un atome. Une telle augmentation de la rétention d'informations a des implications majeures pour les développements des systems de l'information, vehicle le temps de cohérence in addition prolonged fait des qubits en orbite de spin le candidat idéal pour la development de grands ordinateurs quantiques.




Ils ont publié leurs résultats le 20 juillet dans Nature Components.

« Nous avons défini un qubit spin-orbite en utilisant une particule chargée, qui apparaît comme un trou, piégé par un atome d'impureté dans un cristal de silicium », a déclaré l'auteur principal, le Dr Takashi Kobayashi, chercheur à l'Université de New South Wales à Sydney et professeur assistant. à l'Université de Tohoku. « Le mouvement orbital et la rotation du trou sont fortement couplés et verrouillés ensemble. Cela rappelle une paire d'engrenages engrenant où le mouvement circulaire et la rotation sont verrouillés ensemble. »




Les Qubits ont été encodés avec le spin ou le mouvement orbital d'une particule chargée, produisant différents avantages très demandés pour la design d'ordinateurs quantiques. Pour utiliser les avantages des qubits, Kobayashi et l'équipe ont spécifiquement utilisé un « trou » de particules chargées exotiques dans le silicium pour définir un qubit, vehicle le mouvement orbital et la rotation des trous dans le silicium sont couplés.

Les qubits de spin-orbite codés par des trous sont particulièrement sensibles aux champs électriques, selon Kobayashi, ce qui permet un contrôle plus rapide et profite à la mise à l'échelle des ordinateurs quantiques. Cependant, les qubits sont affectés par le bruit électrique, ce qui limite leur temps de cohérence.

« Dans ce travail, nous avons conçu la sensibilité au champ électrique de notre qubit de spin-orbite en étirant le cristal de silicium comme un élastique », a déclaré Kobayashi. « Cette ingénierie mécanique du qubit spin-orbite nous permet d'étendre remarquablement son temps de cohérence, tout en conservant une sensibilité électrique modérée pour contrôler le qubit spin-orbite. »

Pensez aux engrenages d'une montre. Leur rotation individuelle propulse l'ensemble du mécanisme pour garder le temps. Ce n'est ni le spin ni le mouvement orbital, mais une combinaison de ceux-ci qui fait avancer l'information.

« Ces résultats ouvrent la voie au développement de nouveaux systèmes quantiques artificiels et à l'amélioration de la fonctionnalité et de l'évolutivité des technologies quantiques basées sur le spin », a déclaré Kobayashi.

Ce travail a été soutenu en partie par le Centre d'excellence de l'ARC pour le calcul quantique et la technologie de la conversation, le bureau de recherche de l'armée américaine et le programme d'études supérieures de l'Université Tohoku en spintronique.