Potenciál centier farby diamantov, najmä negatívne nabité defekty diamantu skupiny IV, sa stále viac skúma vo výskume kvantovej technológie. Vedecký tím na Univerzite v Ulme v Nemecku nedávno dosiahol pokrok v tejto oblasti využitím germaniového vakancie (GeV) centra v diamante na vývoj kvantovej pamäte s sľubným časom koherencie viac ako 20 milisekúnd.
Zatiaľ čo centrá dusík-vakancie boli všeobecne skúmané, výskumníci sa zamerali na defekty skupiny IV, ktoré pozostávajú z prvku z IV stĺpca periodického systému a vakancie v kryštále. Tieto defekty preukázali silnejšie emisie v nultého fonónového pásme a prejavujú inverznú symetriu, čo ich činí vhodnými pre integráciu do nanofotonických zariadení pre efektívne kvantové siete.
Zameranie výskumnej skupiny na Univerzite v Ulme je zamerané na vývoj kvantových uzlov v sieťach s účinnými rozhraniami spin-foton a s rozšírenými dobami pamäte. Prekonanie výziev súvisiacich s reláciou mediálneho fonónu a šumu spinu je kľúčové pre realizáciu kvantových systémov s použitím defektov diamantu skupiny IV.
Na riešenie týchto výziev výskumníci uplatnili dvojprístupovú stratégiu. Prvým krokom bolo využitie zariadenia s dilučným chladičom, aby sa dosiahli ultra nízke teploty, čím sa minimalizoval nepriaznivý vplyv fonónov na kvantovú informáciu. Po druhé, použili spinové refokalizácie pomocou mikrovlnných impulzov a optimalizovali postupnosti impulzov na oddelenie od šumu spinu a zvládanie zavádzanej tepelnej záťaže. Simulácie Ornstein-Uhlenbeck poskytli informácie o dynamike šumu a umožnili nájsť postupnosti, ktoré dosiahli rovnováhu medzi spinovou refokalizáciou, výpočtovými intervalmi a zvládnutím tepla.
Navrhovaná kvantová pamäť bola testovaná pomocou experimentov a simulácií, ktoré demonštrovali účinnú kontrolu spinu pre GeV pri teplotách miliKelvinov. Komplexná metodológia, ktorú výskumníci predstavili, má potenciál zlepšiť výkon kvantovej pamäte v rôznych experimentálnych podmienkach a pre iné defekty diamantu skupiny IV.
Tento výskum prispieva k rozvoju kvantových sietí, ktoré umožňujú kvantovú komunikáciu na dlhé vzdialenosti a distribuované kvantové výpočty. Vedeckými pokrokmi v oblasti technológií kvantovej pamäte vedci pripravujú pôdu pre praktické aplikácie kvantových systémov v budúcnosti.
Časté otázky:
1. Aké je zameranie výskumu vedeckého tímu na Univerzite v Ulme?
Zameranie výskumu spočíva v rozvoji kvantových uzlov v sieťach s účinnými rozhraniami spin-foton a s rozšírenými dobami pamäte.
2. Aké druhy diamantových defektov skúmajú v tomto výskume?
Výskumníci skúmajú defekty diamantu skupiny IV, konkrétne germaniové vakancie (GeV) centrá v diamante.
3. Akú výhodu majú defekty diamantu skupiny IV?
Defekty skupiny IV preukázali silnejšie emisie v nultého fonónového pásme a prejavujú inverznú symetriu, čo ich činí vhodnými pre integráciu do nanofotonických zariadení pre efektívne kvantové siete.
4. Ako výskumníci riešili výzvy súvisiace s reláciou mediálneho fonónu a šumu spinu?
Použili zariadenie s dilučným chladičom, aby dosiahli ultra nízke teploty a minimalizovali nepriaznivý vplyv fonónov na kvantovú informáciu. Tiež implementovali spinové refokalizácie pomocou mikrovlnných impulzov a optimalizovali postupnosti impulzov na oddelenie od šumu spinu a zvládanie zavádzanej tepelnej záťaže.
5. Aký je potenciál navrhovanej kvantovej pamäte?
Navrhovaná kvantová pamäť demonštrovala účinnú kontrolu spinu pre GeV pri teplotách miliKelvinov a komplexná metodológia zavedená výskumníkmi má potenciál zlepšiť výkon kvantovej pamäte v rôznych experimentálnych podmienkach a pre iné defekty diamantu skupiny IV.
Definície:
Kvantová pamäť: Zariadenie alebo systém, ktorý môže spoľahlivo uchovávať a získavať kvantové stavy alebo informácie.
Čas koherencie: Trvanie, počas ktorého kvantový stav zostáva koherentný alebo stabilný, bez toho aby ho ovplyvňovali vonkajšie faktory, ktoré by mohli spôsobiť stratu jeho kvantových vlastností.
Inverzná symetria: Vlastnosť určitých defektov, ktorá umožňuje manipuláciu s ich emisnými vlastnosťami pre použitie v kvantových technológiách.
Nanofotonické zariadenia: Zariadenia, ktoré manipulujú a riadia svetlo na nanometrovom meradle, často v oblasti kvantových technológií.
Rozhranie spin-foton: Interakcia medzi spinom kvantového systému (vlastnosť súvisiaca s jeho uhlovým momentom) a fotónom (častica svetla), používaná na prenos a manipuláciu informácií.
Relácia mediálneho fonónu: Proces, pri ktorom môžu kvantové stavy stratí koherenciu v dôsledku interakcie s vibráciami (fonónmi) v okolitom prostredí.
Šum spinu: Náhodné fluktuácie vo vlastnostiach spinu kvantového systému, ktoré môžu negatívne ovplyvniť jeho stabilitu a koherenciu.
Súvisiace odkazy:
Univerzita v Ulme
Quantum.gov
The source of the article is from the blog foodnext.nl