Allmän

Gitarrliknande inställning av diamantsträngar förbättrar kvantminnet, Finds Study


Ett kvantinternet, ett som skulle använda kvantsignaler istället för radiovågor, har prövats för sin potential att skicka information helt säkert. Genom kvantkryptering som drivs av kvantnyckelfördelning skulle krypterade meddelanden och deras nycklar skickas separat vilket resulterade i omedelbar förstörelse av eventuellt manipulerade meddelanden.

Processen har försenats eftersom användning av kvantbitar (qubits) kräver kvantminne, ett helt nytt och knepigt gränssnitt. Kvantminne är instabilt eftersom qubits är extremt känsliga för miljöfaktorer vilket resulterar i en lätt störd förmåga att behålla och återkalla information.

Ställa in diamantsträngar

Nu avslöjar en ny studie publicerad i Nature Communications av Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) och University of Cambridge forskare en lösning för att förbättra kvantminnet genom att öka qubits kapacitet att komma ihåg information. Papperet avslöjar att strängar konstruerade från diamants föroreningar eller defekter kan ställas in för att lugna en qubits miljö och förbättra minnesretentionen från tio till flera hundra nanosekunder.

"Föroreningar i diamant har framstått som lovande noder för kvantnätverk", säger Marko Loncar, Tiantsai Lin-professor i elektroteknik vid SEAS och seniorförfattare till forskningen i ett uttalande, "de är dock inte perfekta."

"Vissa typer av föroreningar är riktigt bra på att behålla information men har svårt att kommunicera, medan andra är riktigt bra kommunikatörer men lider av minnesförlust. I det här arbetet tog vi den senare typen och förbättrade minnet med tio gånger," tillade Loncar.

Färgcentra för kiselvakans

Föroreningar eller defekter i diamanter kallas kiselvakansfärgscentra och kan fungera som qubits genom att använda elektronen som är instängd i mitten som ett minnesbit. De höga vibrationerna som emitteras av närliggande atomer får emellertid elektronen att glömma all kvantinformation som den lagrar.

För att låta elektronen behålla minnet i denna högljuka miljö, huggade forskarna diamantkristallen som hyser färgcentret i en tunn sträng med elektroder fast vid varje sida. När en spänning sedan appliceras sträcker sig strängen och ökar frekvensen av vibrationer som elektronen är känslig för, på samma sätt som den process som upplevs när man stämmer in en gitarrs strängar.

"Genom att skapa spänning i strängen ökar vi energiskalan för vibrationer som elektronen är känslig för, vilket innebär att den nu bara kan känna mycket höga energivibrationer", säger Srujan Meesala, doktorand vid SEAS och medförste författare till papper.

”Denna process förvandlar effektivt de omgivande vibrationerna i kristallen till en irrelevant bakgrundsbrum, vilket gör att elektronen i vakansen bekvämt kan hålla information i hundratals nanosekunder, vilket kan vara en riktigt lång tid på kvantskalan. En symfoni av dessa avstämbara diamantsträngar kan tjäna som ryggraden i ett framtida kvantinternet, "tillade Meesala.

Forskningen är den immateriella äganderätten för Harvard Office of Technology Development och arbete pågår för framtida applikationer som kan se qubit-minne utsträckt till millisekunden.


Titta på videon: How to String a Steel-String Acoustic Guitar For Dummies (Maj 2021).