;
Наука 25 мая 2022

Обновленный квантовый барабан хранит квантовые состояния рекордно долгое время

Далее

Физики усовершенствовали квантовую мембрану, и теперь она подключена к блоку считывания. Результат проекта опубликован в журнале Nature Communications.

Исследователи из Института Нильса Бора Копенгагенского университета в разы улучшили время когерентности ранее разработанной квантовой мембраны. Это обновление расширит возможности использования мембраны для различных целей. При времени когерентности в сто миллисекунд мембрана может, например, хранить чувствительную квантовую информацию для дальнейшей обработки в квантовом компьютере или сети. 

В качестве первого шага команда исследователей объединила мембрану со сверхпроводящей микроволновой схемой, которая позволяет получать точные показания с нее. То есть он стал «подключенным», как это требуется практически для любого приложения. Благодаря этому развитию мембрану можно подключить к различным другим устройствам, обрабатывающим или передающим квантовую информацию.

Устройство, используемое в данной работе. 
Квадратная структура ближе к центру — это сверхпроводящая цепь, а красная точка в центре соответствует связи с движением мембраны. 
Сотовая структура используется для изоляции движения мембраны, которое происходит в основном в положении красной точки, от рамы, к которой она прикреплена. 
Предоставлено: Институт Нильса Бора

Поскольку температура окружающей среды определяет уровень случайных сил, возмущающих мембрану, необходимо достичь достаточно низкой температуры. Цель — предотвратить «вымывание» квантового состояния движения. Физики достигают этого с помощью охаждающей установки на основе гелия. Затем с помощью микроволновой схемы они могут управлять квантовым состоянием движения мембраны. В своей недавней работе исследователям удалось подготовить мембрану в основном квантовом состоянии. Это значит, что в ее движении преобладают квантовые флуктуации. Квантовое основное состояние соответствует эффективной температуре на 0,00005 градуса выше абсолютного нуля, что составляет –273,15 °C.

Применений для подключенной квантовой мембраны или квантового барабана много. Можно использовать слегка модифицированную версию этой системы, которая может ощущать силы как микроволновых, так и оптических сигналов, для создания квантового преобразователя от микроволнового излучения к оптическому. Квантовая информация может передаваться при комнатной температуре в оптических волокнах на километры без возмущений. С другой стороны, информация обычно обрабатывается внутри охлаждающего устройства, способного достигать достаточно низких температур для работы сверхпроводящих цепей, таких как мембрана. Таким образом, соединение этих двух систем — сверхпроводящих цепей с оптическими волокнами — может позволить создать квантовый интернет: несколько квантовых компьютеров, соединенных вместе оптическими волокнами. 

Читать далее

Сравните, как сняли затмение Луны НАСА и Роскосмос

«Пятая сила» создает во Вселенной невидимые «стены». Главное о новой теории физиков

Опубликована карта заражений оспой обезьян

Фото на обложке: Quantum Fluctuations / Markos Kay (CY)(UK)