Удержать в памяти номер телефона, пока вокруг кричат и хлопают дверьми, почти невозможно. Примерно так живёт квантовый бит — кубит — в обычном материале: ядра соседних атомов, словно крошечные магнитики, постоянно дёргают его и стирают информацию. Чтобы кубит не забывал, нужно найти для него тихое место.
Таким убежищем оказался оксид церия — порошок, похожий на белую глину. В нём очень мало атомов с магнитными ядрами, поэтому шум почти замолкает. Когда в этот порошок добавляют редкий металл эрбий (всего несколько атомов на миллиард), получается идеальная среда: эрбиевый кубит может хранить квантовое состояние целую секунду. Для сравнения: за это время свет пролетает расстояние до Луны и обратно.
Но есть хитрость. Учёные нашли особые точки — их называют «часовыми переходами», — где кубит становится глух к магнитной болтовне окружения. В этих точках, да ещё при температуре ниже одного кельвина (холоднее, чем в открытом космосе), время жизни резко взлетает. А если использовать ловкий трюк — серию быстрых импульсов, которые как бы переворачивают кубит в такт помехам, — шум удаётся подавить ещё сильнее.
Хорошая новость: оксид церия отлично уживается с кремниевыми чипами, на которых построена вся современная электроника. А значит, квантовую память можно будет встраивать прямо в привычные схемы. Крошечный кристаллик, выросший на кремнии, хранит запутанные состояния, пока свет по соседнему волокну разносит их по квантовой сети. Тихий уголок для кубита найден — теперь дело за инженерами.
Эрбий — тот самый элемент, который усиливает сигнал в оптоволоконных линиях, пробегающих по дну океанов. Теперь он может пригодиться и для квантового интернета — только уже в роли хранителя информации.
В романе «Квантовый вор» Ханну Райаниеми человеческие воспоминания хранятся в квантовых состояниях и «перезагружаются» после смерти — примерно такую долговечную память и обещают эрбиевые кристаллы.