Спины в алмазе читают электричеством экспресс
Квантовые компьютеры требуют надежной памяти. В кристалле алмаза — углероде — информацию хранят в виде направления микроскопических магнитных стрелок (спинов) у особых дефектов. Читать эти стрелки светом было неудобно: оптика громоздка для чипов. Новый метод работает как проявка фотопленки.
Сначала лазер «экспонирует» спин: если стрелка направлена в одну сторону, дефект выбрасывает электрон в микроскопическую ловушку на границе алмаза; если в другую — нет. Заряд может сидеть там часами. Затем, приложив напряжение и снова осветив, ловушки встряхивают — и собранные электроны создают импульс тока. По величине этого фототока определяют исходное направление спина. Метод, названный CCDMR (магнитный резонанс с захватом заряда), полностью электрический: не нужно улавливать слабые вспышки. Его легко разместить на кристалле, создавая квантовые чипы размером с ноготь.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2510.25619
Electrical detection methods for solid-state spins are attractive for quantum technologies, being readily chip-scalable and not subject to the small photon budgets of single emitters. However, realising electrical spin readout in wide-bandgap materials with similar fidelity and bandwidth to optical approaches remains challenging. Here, we introduce a photoelectrical spin readout scheme that detects spin information stored long-term as trapped electrical charges. Using nitrogen-vacancy (NV) centres in diamond as a model system, spin-dependent photoionisation generates charge carriers that are stored in long-lived trap states at a diamond-metal Schottky junction. On-demand illumination of the junction under electrical bias releases stored charge, yielding a photocurrent transient proportional to the amount of trapped charge and hence spin state. Spin readout after coherent control of single NVs is demonstrated using charge readout in a protocol we call charge-capture detected magnetic resonance (CCDMR), and we use charge-based imaging to identify charge carrier generation and trapping processes. Our results establish CCDMR as a new technique for solid-state spin qubit readout, combining attaractive features of electrical detection with the stability of long-lived charge traps in wide-bandgap materials.
Электронные ловушки в алмазе настолько стабильны, что записанный в них заряд может храниться годами — гораздо дольше, чем работает большинство лабораторных приборов.
Идея хранения информации в кристаллах знакома нам по Супермену: его крепость одиночества использовала кристаллы как базу данных. Алмазные квантовые чипы — это почти то же самое, только в реальности.