Квантовий комп’ютер розміром з монету. Австрійські вчені підкорили невловимі магнітні хвилі

Фізики з Віденського університету поділилися відкриттям, яке здатне повністю перекроїти майбутнє квантових технологій. 

Їм вдалося неймовірне — збільшити тривалість життя магнонів (квазічастинок, що є крихітними хвилями намагніченості всередині особливих матеріалів) одразу в сто разів.

Якщо раніше ці мікросигнали згасали за якісь сотні наносекунд, то тепер дослідники досягли стабільності у 18 мікросекунд. На перший погляд, цифри здаються мізерними, проте для квантового світу це справжній технологічний стрибок. Саме він відділяє абстрактні лабораторні досліди від створення реальних мікрочипів розміром з євромонету, пише SciTechDaily.

Чому навколо магнонів стільки галасу? На відміну від тих же фотонів, які вільно летять крізь простір, магнони існують виключно всередині твердих тіл. Довжину їхньої хвилі можна стиснути до кількох нанометрів. Це відкриває шлях до пакування надскладних обчислювальних схем у корпус звичайного мобільника. До того ж вони є унікальними «лінгвістами» мікросвіту: завдяки своїй фізичній природі вони без проблем взаємодіють і з фотонами, і з фононами (хвилями коливань кристалічної ґратки), і з іншими квантовими структурами. Фактично це ідеальні елементи для побудови так званої «квантової шини» — універсального каналу зв’язку, який об'єднає сотні кубітів на одній кристалічній платі.

Проте весь цей час розробники впиралися в глуху стіну: магнони зникали занадто швидко. Кількох сотень наносекунд хронічно не вистачало для проведення хоч якихось серйозних обчислень.

Щоб зламати цю тенденцію, команда під керівництвом Андрія Чумака пішла на хитрощі й застосувала подвійний підхід:

Вчені відмовилися від класичних рівномірних магнонів, замінивши їх короткохвильовими. Як з’ясувалося, такі хвилі майже не помічають мікроскопічних дефектів та тріщин на поверхні матеріалу, які раніше просто знищували квантову інформацію.

Кристали ітрій-залізистого гранату (YIG) відправили у спеціальну морозильну установку — кріостат. Там їх охолодили майже до абсолютного нуля (до 30 мілікельвінів). Це дозволило повністю паралізувати тепловий хаос і рух атомів, які за звичайних умов моментально збивають і руйнують магнітний сигнал.

Але найважливіший висновок науковців полягає в іншому: 18 мікросекунд — це далеко не ліміт. Протестувавши три різні зразки гранату, дослідники помітили чітку закономірність: що чистішим є сам кристал, то довше всередині нього живуть магнони.

Источник: techno.nv.ua