📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить. Прошу разобрать полностью

Квантовый компьютер похож на оркестр, где электроны и ядра играют на разных инструментах. Обычно дирижёру нужны две палочки: микроволны для электронов и радиоволны для ядер. Учёные из Японии нашли способ обойтись одной палочкой — они заставили микроволновые импульсы управлять и ядром, и электроном одновременно.

В кристалле карбида кремния они создали дефект — место, где атомы выстроились иначе, чем в остальном кристалле. Такой дефект работает как ловушка для электрона, а рядом с ним находится ядро атома кремния. Спин электрона (его собственное вращение, как у волчка) обычно откликается на микроволны, а спин ядра — только на радиоволны. Но если наклонить внешнее магнитное поле под точным углом, связь между ними резко усиливается. Теперь, когда микроволновый импульс крутит спин электрона, он заодно подкручивает и ядро.

Такой трюк экономит энергию и упрощает схему квантового устройства. Больше не нужно тянуть отдельные провода для радиосигналов и ставить мощные усилители. Квантовая память на ядерных спинах живёт почти так же долго, как позволяет сам материал — время, за которое спин ядра теряет свою ориентацию, приближается к теоретическому пределу. Это важно для квантовых сенсоров, которые уже сейчас измеряют магнитные поля в живых клетках или ищут полезные ископаемые под землёй. Вместо сложной аппаратуры — один источник микроволн и точно наклонённый магнит.

Оригинальная аннотация

как её написали авторы, на английском arXiv:2601.21499

Color centers that enable nuclear-spin control without RF fields offer a powerful route towards simplified and scalable quantum devices. Such capabilities are especially valuable for quantum sensing and computing platforms that already find applications in biology, materials science, and geophysics. A key challenge is the coherent manipulation of nearby nuclear spins, which serve as quantum memories and auxiliary qubits but conventionally require additional high-power RF fields which increase the experimental complexity and overall power consumption. Finding systems where both electron and nuclear spins can be controlled using a single MW source is therefore highly desirable. Here, using a modified divacancy center in silicon carbide, we show that coherent control of a coupled nuclear spin is possible without any RF fields. Instead, MW pulses driving the electron spin also manipulate the nuclear spin through hyperfineenhanced effects, activated by a precisely tilted external magnetic field. We demonstrate high-fidelity nuclear-spin control, achieving 89% two-qubit tomography fidelity and nearly T1-limited nuclear coherence times. This approach offers a simplified and scalable route for future quantum applications.