Defektsetest teemantitest saab edukad kvantinfokandjad

California ülikooli teadlased töötasid välja uudse tehnoloogia, kuidas muundada teemandikristallide ehitust, et need suudaksid säilitada infot kvantbittidena. Kvantbitt on kvantmehaanika infoühik, mis erinevalt tavabitist võib korraga olla väärtustega 1 ja 0. Füüsikud kasutavad kvantbitte info edastamiseks ning loodavad kunagi välja töötada kvantarvutid, mis oleksid praegu kasutusel olevatest raalidest tunduvalt võimsamad.

Üllatuslikult ei sobi kvantmälu jaoks sugugi mitte ideaalsed vääriskivid, vaid pigem sellised, mille eest juveliirid pole nõus täit hinda maksma. Lämmastikku sisaldavad teemandid on kollakat värvi ega pruugi kõikidele meeldida, kirjutab Novaator.

Füüsikutele pakub sarnane lisand suurepärase võimaluse – kui lämmastikuaatom asub teemandi sees ehk siis süsiniku kristallivõres, võib tema kõrval olla vaba ruumi. Mingi teise elemendi kristallivõresse tungimisel tekib vaba elektron, mis asub tühjale kohale. Selliste elektronide spinne suudavad teadlased mikrolainete abil muuta nii, et neid saab kasutada kvantbittide edasikandmiseks.

California füüsik David Awschalom püüdis leida stabiilset viisi kvantinfo säilitamiseks ning suutis elektroni spinni ühendada lähedal asuva lämmastikuaatomi tuumaga. Sarnane magnetvälja abil tekitatud ülekanne on ülikiire, toimudes umbes 100 nanosekundi jooksul. Awschalomi väitel on uudse tehnika töökindlus 85 kuni 95 protsenti. Võrreldes teiste arenduses olevate kvantinfo säilitamise meetoditega on teemantide kasutamisel üks oluline eelis – nad ei nõua jahutamist absoluutse nulli lähedale, vaid töötavad toatemperatuuril.

Teemandisiseseid spinne saab muuta ning mõõta laseri valguse abil. See pakub häid võimalusi kvantinfot footonitena säilitada.

Säravad vääriskivid kestavad inimpõlvi, kuid teemantide abil loodud kvantmälu on üürike. Kuid kvantmaailma standardite kohaselt on teemantmälu oluliselt pikaajalisem kui teised seni loodud sarnased süsteemid. See kestab pisut enam kui millisekundi, mis võimaldab teha miljoneid operatsioone.

Teemantide kasutamisel on eeliseid veelgi. Awschalom on juba leidnud viisi, kuidas luua teemandikristalli sisse paljudest lämmastikuaatomitest koosnevaid mustreid, et säilitatava info hulka suurendada. Samuti loodavad füüsikud teemandiosakeste abil parandada kvantbittide ülekannet, et info saaks liikuda kaugemale.