Bits quânticos, ou qubits, pode reter informações quânticas por muito mais tempo agora, graças aos esforços de uma equipe de pesquisa internacional. Os pesquisadores aumentaram o tempo de retenção, ou tempo de coerência, a 10 milissegundos - 10, 000 vezes mais do que o recorde anterior - combinando o movimento orbital e girando dentro de um átomo. Esse aumento na retenção de informações tem implicações importantes para o desenvolvimento da tecnologia da informação, uma vez que o tempo de coerência mais longo torna os qubits spin-órbita o candidato ideal para a construção de grandes computadores quânticos.

Eles publicaram seus resultados em 20 de julho em Materiais da Natureza .

"Definimos um qubit spin-órbita usando uma partícula carregada, que aparece como um buraco, preso por um átomo de impureza no cristal de silício, "disse o autor principal, Dr. Takashi Kobayashi, cientista pesquisador da University of New South Wales Sydney e professor assistente da Tohoku University. "O movimento orbital e a rotação do buraco estão fortemente acoplados e travados. Isso lembra um par de engrenagens em que o movimento circular e a rotação estão travados."

Qubits foram codificados com spin ou movimento orbital de uma partícula carregada, produzindo diferentes vantagens que são altamente exigidas para a construção de computadores quânticos. Para utilizar as vantagens dos qubits, Kobayashi e a equipe usaram especificamente um "buraco" de partículas carregadas exóticas no silício para definir um qubit, uma vez que o movimento orbital e o giro dos buracos no silício estão acoplados.

Qubits spin-órbita codificados por buracos são particularmente sensíveis a campos elétricos, de acordo com Kobayashi, o que permite um controle mais rápido e benefícios que aumentam a escala dos computadores quânticos. Contudo, os qubits são afetados por ruído elétrico, limitando seu tempo de coerência.

"Nesse trabalho, projetamos a sensibilidade ao campo elétrico de nosso qubit spin-órbita, esticando o cristal de silício como um elástico, "Kobayashi disse." Esta engenharia mecânica do qubit spin-órbita nos permite estender notavelmente seu tempo de coerência, embora ainda retenha sensibilidade elétrica moderada para controlar o qubit spin-órbita. "

Pense nas engrenagens de um relógio. Seu giro individual impulsiona todo o mecanismo para manter o tempo. Não é o giro nem o movimento orbital, mas uma combinação deles que leva a informação adiante.

"Esses resultados abrem um caminho para o desenvolvimento de novos sistemas quânticos artificiais e para melhorar a funcionalidade e escalabilidade das tecnologias quânticas baseadas em spin, "Kobayashi disse.