【固態量子記憶設置的耐力紀錄】

明道

【固態量子記憶設置的耐力紀錄】

 

 

固態量子記憶破紀錄

物理學家已經創建了兩個獨立的團隊，基於核自旋的量子記憶，即推動多久量子信息可以存儲在固態器件的限制。一個裝置 - 基於摻雜的液晶超純矽28 - 是能夠存儲數據為3分鐘以上。

其他記憶 - 基於同位素純的碳-12金剛石晶體中的氮空位（NVS） - 實現了存儲時間的1.4秒。

雖然這後者的結果可能不是看起來令人印象深刻，鑽石存儲器在室溫下工作，而矽的移動設備必須被冷卻到的溫度低於2 K。

新的研究結果感興趣的人希望建立量子計算機的，原則上可以用量子力學來執行某些計算速度遠遠超過傳統的電腦。

尤其是，其結果可能有助於解決一個根本性的問題，為量子計算研究量子信息（量子比特）有關如何被存儲和操縱。

問題是，保持一個量子比特的量子性質，必須從周圍環境隔離，以阻止它被摧毀這個過程被稱為消相干。

但是，操縱量子信息，量子比特必須從外部控制 - 和這個連接到外面的世界，將導致消相干。

一種解決方案是先存儲在一個非常偏遠的量子比特的量子信息之前，將其轉移到一個更容易的量子比特，它可以進行快速處理，然後返回它的安全隔離。

雖然被困在一個真空離子已被用來創建，可以存儲幾十分鐘的量子位的記憶，許多物理學家認為，任何實際的量子計算設備必須由全固態用料，可以集成到傳統的電子。

因此，一些研究人員希望寄託也許是最孤立的系統在一個堅實的 - 核自旋。

如果一個外部磁場被施加到這樣的核自旋，量子信息可以存儲在的原子核的自旋態 - 無論是朝上或向下相對於磁場，例如。

沒有在背景中的核自旋

新的矽存儲器是由邁克Thewalt和他的同事在加拿大溫哥華西門菲沙大學，牛津大學，英國。他們一起工作，萊布尼茨研究所的晶體和Vitcon項目諮詢 - 所有在德國PTB標準實驗室的物理學家 - 嵌入在矽的磷-31核的核自旋的基礎上創建一個內存。

同時，鑽石的內存，創建米哈伊爾·盧金在美國哈佛大學和他的團隊，從物理學家在加州理工學院在美國和德國馬克斯普朗克量子光學研究所在嘉興的幫助。

他們的設備使用碳13核自旋附近NV提供的鑽石由總部位於盧森堡的公司Element Six的。

矽-28和碳12被選中是因為兩個核有核自旋為零，並因此將不會與磷-31和碳-13核自旋分別 - 一個過程，導致消相干。

這兩項計劃使用電子自旋的量子比特可以被操縱，外部交流的回憶基於核自旋量子信息。矽存儲器，與磷原子本身相關聯的電子自旋，而金剛石存儲器使用的電子從NV。

在這兩種情況下，電子和核自旋之間的連接是通過“超精細相互作用”的電子和原子核的自旋磁矩之間。

其結果是一個微小的電子能級分裂，從而影響材料如何吸收並發光。

這允許使用的序列的激光和微波脈衝量子信息的傳輸進行控制。

通過使用精心挑選的激光和微波脈衝序列，兩支球隊都能夠轉移他們的電子自旋量子比特的量子態，其核自旋的回憶。

量子數據然後使用激光和微波脈衝的進一步序列檢索。

盜賊的相互作用

兩個隊所面臨的一個重要挑戰是矽-29或在其設備中的碳13同位素的雜質的存在。

這些器件具有磁矩與電子和核自旋耦合的能量水平，從而打亂，並造成退相干。

為了解決這個問題，這兩個群體使用計劃，將他們的系統中，這些流氓的相互作用最小化到狀態。

鑽石團隊走一步，實際上是“關閉”的超精細相互作用量子比特和內存之間的數據存儲，這使他們能夠提高存儲時間超過1秒。

Thewalt告訴physicsworld.com的團隊正在使用鉍原子核-28矽。

除了具有更明顯的超精細分裂，鉍9/2的核自旋，這使系統更豐富的超精細狀態譜。

我們也有興趣在核自旋的電離磷供體，在這些相同的樣本，其中可能有一個甚至更長的時間相干時間，並保持較高的溫度下此長的相干時間，他補充說。

為盧金，他認為，他的球隊的內存可以很快找到超越量子計算的應用程序，稱該設備的靈敏度磁場可能使一系列新穎的和破壞性的量子，傳感器技術，如那些被有針對性的圖像磁領域上納米級成像化學和生物過程中使用的。

研究結果發表在科學的兩篇論文。

關於作者

麥高約翰斯頓是編輯器的physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/jun/08/solid-state-quantum-memories-set-endurance-records