В значительном шаге к стабильным квантовым технологиям исследователи из Рочестерского университета успешно подтвердили существование ядерно-спинового темного состояния. Это неуловимое состояние, долгое время теоретизированное, но никогда не наблюдавшееся напрямую, обещает смягчить нестабильность, являющуюся основным препятствием для эффективных квантовых вычислений.
Ядерно-спиновое темное состояние, по сути, «скрывает» ядро атома от внешних возмущений, синхронизируя спины атомных ядер, тем самым предотвращая их нарушение спина электрона. Эта синхронизация стабилизирует спин электрона, что имеет решающее значение для квантовых вычислений и хранения информации.
Джон Никол, доцент кафедры физики и астрономии Рочестерского университета, подчеркивает, что это подтверждает десятилетия теоретических предсказаний и открывает пути для создания более совершенных квантовых систем. Команда использовала динамическую ядерную поляризацию для выравнивания ядерных спинов, вызывая образование темного состояния и впоследствии измеряя его влияние на электронно-ядерные взаимодействия.
Последствия этого исследования охватывают различные квантовые технологии, включая квантовое зондирование и квантовую память. Уменьшая шум, этот прорыв позволяет квантовым устройствам сохранять информацию в течение длительных периодов времени и выполнять вычисления с повышенной точностью. Кроме того, стабильность ядерно-спиновых темных состояний делает их пригодными для долгосрочного хранения данных и точных измерений магнитных полей, температуры и давления, что потенциально может революционизировать медицинскую визуализацию и навигацию. Тот факт, что ядерно-спиновое темное состояние было обнаружено в кремнии, делает это открытие еще более захватывающим для возможных будущих применений. Кремний уже широко используется в современных технологиях, а это означает, что когда-нибудь можно будет интегрировать ядерно-спиновые темные состояния в будущие квантовые устройства.