Kwantumbits, of qubits, kan quantuminformatie nu veel langer vasthouden dankzij inspanningen van een internationaal onderzoeksteam. De onderzoekers hebben de retentietijd verlengd, of coherentietijd, tot 10 milliseconden-10, 000 keer langer dan het vorige record - door de orbitale beweging te combineren en binnen een atoom te draaien. Een dergelijke boost in informatieretentie heeft grote gevolgen voor de ontwikkelingen in de informatietechnologie, aangezien de langere coherentietijd spin-orbit-qubits de ideale kandidaat maakt voor het bouwen van grote kwantumcomputers.

Ze publiceerden hun resultaten op 20 juli in Natuurmaterialen .

"We hebben een spin-baan qubit gedefinieerd met behulp van een geladen deeltje, die verschijnt als een gat, gevangen door een onzuiverheidsatoom in siliciumkristal, " zei hoofdauteur Dr. Takashi Kobayashi, onderzoeker aan de Universiteit van New South Wales Sydney en assistent-professor aan de Tohoku University. "Orbitale beweging en draaien van het gat zijn sterk gekoppeld en aan elkaar vergrendeld. Dit doet denken aan een paar in elkaar grijpende tandwielen waar cirkelvormige beweging en draaien aan elkaar zijn vergrendeld."

Qubits zijn gecodeerd met spin of orbitale beweging van een geladen deeltje, het produceren van verschillende voordelen die zeer nodig zijn voor het bouwen van kwantumcomputers. Om de voordelen van qubits te benutten, Kobayashi en het team gebruikten specifiek een exotisch geladen deeltje "gat" in silicium om een ​​qubit te definiëren, omdat orbitale beweging en spin van gaten in silicium aan elkaar zijn gekoppeld.

Spin-orbit qubits gecodeerd door gaten zijn bijzonder gevoelig voor elektrische velden, volgens Kobayashi, wat een snellere controle mogelijk maakt en voordelen biedt bij het opschalen van kwantumcomputers. Echter, de qubits worden beïnvloed door elektrische ruis, hun coherentietijd beperken.

"In dit werk, we hebben de gevoeligheid voor het elektrische veld van onze spin-baan qubit ontwikkeld door het siliciumkristal uit te rekken als een rubberen band, Kobayashi zei. "Deze mechanische engineering van de spin-baan qubit stelt ons in staat om zijn coherentietijd opmerkelijk te verlengen, terwijl nog steeds een matige elektrische gevoeligheid behouden blijft om de spin-baan qubit te besturen."

Denk aan tandwielen in een horloge. Hun individuele draaien stuwt het hele mechanisme aan om de tijd bij te houden. Het is noch de spin noch de orbitale beweging, maar een combinatie van hen die de informatie naar voren brengt.

"Deze resultaten openen een pad om nieuwe kunstmatige kwantumsystemen te ontwikkelen en om de functionaliteit en schaalbaarheid van op spin gebaseerde kwantumtechnologieën te verbeteren, ' zei Kobayashi.