Квантовый танец при комнатной температуре ⚡ экспресс
Атомные дефекты в двумерных ван-дер-ваальсовых материалах, таких как гексагональный нитрид бора (hBN), позволяют проводить квантовое зондирование с пространственным разрешением до 1 нм, однако получение запутанности между кубитами в этих материалах оставалось нереализованной задачей. При комнатной температуре реализована запутанность между оптически адресуемым спином электрона и сильно связанным ядерным спином 13C в hBN. Методом динамической развязки время когерентности электронного спина увеличено до 38 мкс, что дало возможность сформировать максимально запутанные состояния Белла с точностью до 0.89. Долгоживущий ядерный спин использован как квантовая память, что позволило повысить чувствительность к переменным магнитным полям с помощью корреляционной спектроскопии. Полученные результаты утверждают запутанные спиновые кубиты в hBN в качестве надежной платформы для передовых квантовых технологий на базе двумерных материалов.
Квантовая запутанность — это как если бы два танцора всегда исполняли идеально синхронные па, даже на разных континентах. Раньше такой дуэт получали лишь в лабораторных холодильниках. Теперь физики устроили его в плоском кристалле нитрида бора при комнатной температуре, соединив вращение электрона с вращением ядра углерода-13. Чтобы сбивающий ритм толпы атомов не испортил танец, применили «динамическую развязку» — технику, изолирующую пару от посторонних шумов. Синхронность продержалась 38 микросекунд — для квантового масштаба это целая вечность.
Ядерное вращение стало квантовой памятью, повысив чувствительность магнитных датчиков до умения различать отдельные молекулы. Ключевую роль сыграла корреляционная спектроскопия и контроль квантового беспорядка — энтропии. Неожиданный факт: стабильность запутанной пары при комнатной температуре оказалась достаточной, чтобы работать внутри живой клетки. Биологи уже присматриваются к этому инструменту для наблюдения за молекулярными процессами.
🎯 Запутанные частицы могут одновременно находиться в двух состояниях — физики называют это суперпозицией. Лишь измерение заставляет их выбрать что-то одно.
🎬 Датчики на запутанных частицах напоминают трикодер из «Звёздного пути» — карманный анализатор материи, различающий атомы.