Квантові обчислення
Нещодавно відкрита магнітна поведінка може призвести до квантових пристроїв нового покоління
Вчені з Аргонської національної лабораторії Міністерства енергетики США (DOE) виявили магнітну поведінку, яка може призвести до нових квантових пристроїв. Команда досягла квантового зв’язку між двома віддаленими магнітними пристроями, які можуть приймати певний тип магнітних збуджень, званих магнонами, які виникають, коли електричний струм створює магнітне поле. Поєднуючи ці магнітні пристрої, магнони можуть обмінюватися енергією та інформацією, що може бути використано для створення нових пристроїв квантової технології.
Дослідження було опубліковано в Physical Review Letters,.
Розвиток магнетизму та квантових пристроїв
Нова розробка розвиває галузь магнетизму, яка була рушійною силою багатьох важливих відкриттів, таких як ті, що стосуються апаратів МРТ і накопичувачів на жорсткому диску комп’ютера.
Валентина Новосад є старшим науковим співробітником Argonne та автором дослідження.
«Віддалений зв’язок магнонів є першим кроком або майже необхідною умовою для виконання квантової роботи з магнітними системами», — сказав Новосад. «Ми демонструємо здатність цих магнонів миттєво спілкуватися один з одним на відстані».
Цей миттєвий зв’язок може відбуватися без необхідності надсилання повідомлення між магнонами, обмеженими швидкістю світла.
Дослідники спиралися на дослідження 2019 року, де вони розробили систему, яка дозволить магнітним збудженням спілкуватися один з одним на відстані в надпровідному ланцюзі, що може дозволити магнонам сформувати основу свого типу квантового комп’ютера. Однак такий життєздатний квантовий комп’ютер вимагатиме зв’язку частинок і залишатиметься зв’язаними протягом тривалого періоду часу.
Досягнення сильного ефекту зчеплення
Команда вирішила досягти цього сильного ефекту зв’язку, побудувавши надпровідне коло. Вони використовували дві маленькі магнітні сфери з ітрієвого гранату (YIG), вбудовані в схему. Цей матеріал підтримує магнонічне збудження та забезпечує ефективне з’єднання з низькими втратами для магнітних сфер.
Дослідники досягли міцного зв’язку між двома сферами, навіть на відстані лише сантиметра, шляхом магнітного з’єднання двох сфер із спільним надпровідним резонатором у ланцюзі.
Ї Лі — науковець із Аргонської області та провідний автор дослідження.
«Це значне досягнення», — сказав Лі. «Подібні ефекти також можна спостерігати між магнонами та надпровідними резонаторами, але цього разу ми зробили це між двома магнонними резонаторами без прямої взаємодії. Зв’язок виникає через непряму взаємодію між двома сферами та спільним надпровідним резонатором».
Одним із значних досягнень нового дослідження, порівняно з дослідженням 2019 року, є те, що когерентність магнонів у магнітному резонаторі стала довшою.
"Якщо ви говорите в печері, ви можете почути луну", - сказав Новосад. «Чим довше триває це відлуння, тим довше когерентність».
«Раніше ми точно бачили взаємозв’язок між магнонами та надпровідним резонатором, але в цьому дослідженні їх час когерентності набагато довший через використання сфер, тому ми можемо побачити докази роз’єднаних магнонів, які спілкуються один з одним», — Лі. продовження.
Лі каже, що дослідження може призвести до мініатюрних квантових пристроїв через те, що магнітні оберти настільки сильно сконцентровані в пристрої.
«Цілком можливо, що крихітні магніти можуть зберігати секрети нових квантових комп’ютерів», — підсумував Лі.
