Ученые подтвердили существование «темного состояния» спинов

Исследователи из Университета Рочестера успешно подтвердили теоретически предсказанное «темное состояние» ядерных спинов, которое может помочь в снижении декогеренции квантовых компьютеров. Их работа, опубликованная в Nature Physics, демонстрирует, что это состояние может значительно уменьшить нежелательные взаимодействия, обеспечивая более стабильное хранение и обработку квантовой информации.

Квантовые компьютеры, использующие кубиты вместо классических битов, обладают потенциалом для решения сложных вычислительных задач с беспрецедентной скоростью. Одним из популярных подходов является использование кремниевых квантовых точек, где информация кодируется в спинах электронов. Однако проблема декогеренции — разрушения квантового состояния из-за взаимодействия с окружающей средой — остается серьезным ограничением для практического применения квантовых технологий.

Команда ученых во главе с Джоном Николом поставила перед собой задачу экспериментально подтвердить возможность создания «темного состояния» спинов, в котором взаимодействие между ядерными и электронными спинами минимизируется за счет специальной конфигурации ядерных спинов. Используя кремниевые квантовые точки с управляемыми напряжением воротами, исследователи добились динамической ядерной поляризации, при которой ядра синхронизировались таким образом, что их влияние на электроны становилось минимальным.

Результаты эксперимента подтвердили , что такое состояние действительно возможно в реальных кремниевых устройствах. Важно, что оно оказалось устойчивым, пока ядерные спины оставались синхронизированными. Это открытие открывает новые перспективы для использования кремния в квантовых вычислениях, делая его еще более привлекательным материалом для построения квантовых процессоров.

По словам Николa, дальнейшие исследования будут сосредоточены на изучении устойчивости «темного состояния» к внешним воздействиям, а также на возможностях его использования в качестве надежной квантовой памяти. Если эти гипотезы подтвердятся, открытие может стать значительным шагом на пути к созданию более стабильных и надежных квантовых вычислительных систем.