Kilkadziesiąt minut superpozycji

Grupie uczonych udało się przez 39 minut utrzymać stan kwantowy w temperaturze pokojowej. W skład międzynarodowego zespołu wchodziła Stephanie Simmons z Oxsford University oraz Mike Thewalt z kanadyjskiego Simon Fraser University.

Podczas eksperymentów uczeni najpierw uzyskali stan kwantowy, czyli superpozycję, w atomach fosforu umieszczonych w krzemie, a następnie podnieśli temperaturę całego systemu z -269 do 25 stopni Celsjusza. Superpozycja przetrwała w niej przez ponad pół godziny. Uczeni dowiedli też, że mogą manipulować kubitami w miarę jak temperatura rośnie.

Mimo, że wspomniane 39 minut to pozornie niezbyt długo, trzeba wziąć pod uwagę, że zmiana spinu jonu fosforu trwa 1/100 000 sekundy, zatem przed utratą stanu kwantowego można dokonać dziesiątków milionów operacji. Taki system może być użyteczny dla budowniczych komputerów kwantowych.

Specjaliści rozpoczęli swoje prace od domieszkowania krzemu niewielkimi ilościami innych pierwiastków, w tym fosforem. W jądrach atomów fosforu zakodowano informację, wykorzystując przy tym ich spin. System został przygotowany w temperaturze -269 stopni Celsjusza, a następnie umieszczono go w polu magnetycznym. Za pomocą impulsów z dodatkowych magnesów manipulowano spinem atomów. W temperaturze -269 stopni udało się przez dwie godziny utrzymać w superpozycji spin około 37% jonów. Po podniesieniu temperatury do 25 stopni Celsjusza superpozycję zachowano przez 39 minut.

Uzyskany przez nas czas trwania superpozycji jest co najmniej 10-krotnie dłuższy niż we wcześniejszych eksperymentach. Uzyskaliśmy przy tym system, w którym praktycznie nie występują zakłócenia. To kubity o wysokiej jakości" - cieszy się Simmons.

Zdaniem uczonej ostatnim wielkim wyzwaniem stojącym przed specjalistami jest stworzenie systemu, w którym różne kubity znajdują się w różnych stanach kwantowych i w sposób kontrolowany wymieniają się informacjami.

spin superpozycja stan kwantowy