Алмазный дефект управляет светом и помнит квантовую тайну ⚡ экспресс
Переходные металлы в алмазе предлагают альтернативный путь к квантовым битам, сочетающим спиновую когерентность, защищённую спин-орбитальным взаимодействием, полностью оптическое управление и эмиссию в ближнем ИК-диапазоне. На одиночном центре никель-вакансия (NiV⁻) продемонстрирован полностью оптически контролируемый кубит с временем когерентности более миллисекунды при 1,65 К, в условиях, совместимых с компактными криостатами замкнутого цикла. Реализованы осцилляции комбинационного Раби и интерферометрия Рамзея; с помощью полностью оптической динамической развязки (CPMG-4) когерентность увеличена с T₂* = 371 нс до T₂^CPMG-4 = 1,27 мс. Результаты утверждают NiV⁻ как практичный интерфейс спин-фотон для масштабируемых квантовых сетей.
Квантовым сетям нужны частицы, послушные свету и с долгой памятью. Такую частицу нашли в алмазе — это одиночный атом никеля, встроенный в кристалл с пустотами вокруг. Его вращением можно управлять только световыми импульсами, как дирижёр управляет оркестром без прикосновений.
В опыте этот ритм поддерживали серией вспышек по методу Раби, продлевая квантовую память. Время жизни выросло с 0,4 микросекунды до 1,3 миллисекунды — в 3400 раз. За такой срок инфракрасный фотон может долететь от центра города до окраины, а кубит совершить сотни операций. Причём работает это при –271°C в обычном лабораторном холодильнике.
Секрет не в чистоте алмаза, а в намеренном дефекте. Создавать такие центры можно серийно, бомбардируя алмаз ионами никеля. Они не требуют магнитов, излучают в волоконно-оптическом диапазоне и обещают простые узлы квантовой связи.
🎯 Если бы обычный кубит забывал информацию с такой же скоростью, он терял бы её тысячу раз в секунду. А этот успевает передать сообщение между районами города за одну миллисекунду.
🎬 Такие долгоживущие кубиты приближают квантовый интернет, напоминающий ансибл из «Хайнского цикла» Урсулы Ле Гуин — устройство для мгновенной связи на любых расстояниях.