Секрет долгой жизни квантовой памяти в алмазе ⚡ экспресс
Исследованы спиновые и оптические свойства одиночных NV-центров в алмазе, выращенном в направлении (111) с изотопным инжинирингом. Процесс роста обеспечивает точный контроль концентрации 13C и содержание азота на уровне нескольких ppb. Благодаря подавлению шумов на частоте 50 Гц с помощью real-time feedforward-схемы и адаптированных развязывающих последовательностей, время спиновой когерентности составило T2 = 6,8(1) мс для эха Хана и T2^DD = 11,2(8) с при динамической развязке. Оптические переходы демонстрируют близкую к пределу времени жизни однородную ширину линии 16,9(4) МГц при детальном анализе спектральной диффузии. Эти результаты открывают новые возможности для управления спиновыми кубитами в квантовых сетях и других квантовых технологиях, а также для изучения включения примесей в алмаз.
Волчок, раскрученный на идеальной поверхности, падает от малейшей дрожи. Так и квантовый бит, созданный на дефекте в алмазе: его состояние разрушает магнитный беспорядок от примесей и внешние помехи. Чтобы удержать этот «волчок», учёные вырастили алмаз, почти лишённый изотопа углерод-13 — крошечных магнитиков, создающих шум. Компенсирующая электроника ловит электрическую дрожь (например, гул сети 50 Гц) и слегка поворачивает спин в противофазе, а быстрые лазерные импульсы усредняют вредные толчки.
В итоге квантовое состояние живёт 11,2 секунды — за это время свет успевает слетать на Луну и обратно восемь раз. Спектральные измерения показали почти идеально узкую линию связи со светом, что необходимо для квантовых повторителей — будущих «репитеров» квантового интернета.
🎯 За 11,2 секунды свет преодолевает 3,36 миллиона километров — расстояние, равное восьми полётам на Луну и обратно.
🎬 Алмазные спины в квантовой сети — шаг к «ансиблям» из фантастики, устройствам мгновенной связи через запутанность.