Кристалл, который помнит экспресс
Квантовая память — как хрупкая снежинка: одно неловкое движение, и она тает. Учёные ищут материалы, где такую «снежинку» можно держать, не боясь, что она растает. В новой работе исследовали кристалл вольфрамата кальция с добавкой эрбия — редкоземельного металла. Оказалось, что у эрбия внутри этого кристалла есть скрытое свойство, которое помогает удерживать информацию.
При температуре ниже 50 милликельвинов (это в сотни раз холоднее, чем в открытом космосе) учёные измеряли, как атомы эрбия реагируют на магнитное поле. Они увидели, что у атомов есть не только магнитные свойства, но и электрическое поле внутри ядра, которое раньше не учитывали. Именно это поле позволяет найти «тихие гавани» — такие состояния, где атом почти не чувствует внешних помех. В этих состояниях квантовая информация может жить гораздо дольше.
Теперь вольфрамат кальция можно рассматривать как перспективный материал для квантовой памяти. Такая память — ключ к квантовым компьютерам, которые смогут общаться друг с другом на больших расстояниях.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2601.16362
We report microwave spectroscopy of $$^{167}$$Er$$^{3+}$$ doped in CaWO$$_4$$ which reveals the hyperfine splitting of the erbium electronic ground state ($$Z_1$$, $$J_\mathrm{eff.}$$=15/2) induced by the $$I$$=7/2 nuclear spin. From spectra measured below$$\sim$$50 mK in magnetic fields up to 200 mT, we extract spin Hamiltonian parameters including the electron $$\textbf{g}$$, hyperfine $$\textbf{A}$$, and nuclear electric quadrupolar $$\textbf{Q}$$ tensors. Crucially, our analysis demonstrate unambiguously, that the previously unobserved nuclear electric quadrupolar moment is essential to reproduce the experimental data. With these refined parameters, we identify zero first-order Zeeman (ZEFOZ) transitions at zero magnetic field. Extending the analysis to finite fields, we uncover that ZEFOZ points lie either along the $$c$$ axis or within the $$a$$-$$b$$ plane. These results establish CaWO$$_4$$ as a promising host for long lifetime quantum memories.
Эрбий назван в честь шведского посёлка Иттербю, где нашли минерал с этим элементом. В том же посёлке открыли ещё три элемента: иттрий, тербий и иттербий.