Алмазный дефект управляет светом и помнит квантовую тайну ⚡ экспресс
Исследователи показали, что дефект никель-вакансия в алмазе может служить квантовым битом с рекордной для полностью оптического управления когерентностью: более 1 миллисекунды при 1,65 К (достижимой с компактным криоохладителем). Ключевое новшество — защита квантового состояния через спин-орбитальное взаимодействие, устраняющая компромисс между контролем и памятью. С помощью оптической динамической развязки время хрупкой квантовой суперпозиции удалось продлить с 371 наносекунды до 1,27 миллисекунды. Это как превратить тусклый светлячок в стабильный маяк для квантовых коммуникаций. Открытие приближает создание масштабируемых квантовых сетей на алмазных чипах.
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.