Израильские физики нашли новый метод сохранения квантовой информации

Ученые из Еврейского университета Иерусалима предложили метод сохранения квантового состояния, который позволяет квантовым компьютерам работать устойчивее и дольше.

Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Чтобы кубит (элемент памяти квантового компьютера) сохранил информацию, спины его электронов должны оставаться когерентными, то есть согласованными и синхронизированными. Спин – это внутренняя квантовая характеристика частицы, не имеющая классического аналога, которую условно можно представить как "собственный момент импульса". Но поддерживать когерентность крайне сложно из-за взаимодействия кубитов с окружающей средой, включая тепловые флуктуации, электромагнитные помехи и вибрации.

Для борьбы с декогеренцией кубиты охлаждают до температур, близких к абсолютному нулю, изолируют в вакуумных камерах и защищают магнитными экранами. Эти меры требуют сложного оборудования и больших ресурсов, что пока ограничивает масштабирование квантовых систем. Поэтому любые достижения, продлевающие время когерентности спинов, являются прорывом в развитии квантовых технологий.

Новое исследование показывает, что спины электронов можно защитить от потери когерентности с помощью слабых магнитных полей. Это открытие расширяет понимание того, как управлять квантовыми системами, и открывает новые возможности для разработки стабильных и точных квантовых устройств. Ученые продемонстрировали, что использование слабых магнитных полей позволяет на порядок снизить скорость декогеренции.

Соавтор работы Марк Дикопольцев говорит: "Магнитные поля могут активно подавлять разрушительные процессы, давая нам мощный инструмент для сохранения спиновой когерентности".

Это открытие расширяет фундаментальное понимание спиновой динамики и предоставляет новые стратегии для управления квантовыми состояниями. Оно закладывает основу для будущих достижений в создании атомных часов, квантовой памяти и других технологиях, где длительные времена спиновой когерентности имеют решающее значение.