Naukowcy dokonali przełomu w przechowywaniu informacji kwantowej, wykorzystując nietypowy materiał – bromek siarczku chromu – który pozwala ograniczyć kwantowe nośniki informacji do jednego wymiaru. To odkrycie może znacznie przedłużyć czas przechowywania danych kwantowych, otwierając drogę do bardziej niezawodnych komputerów kwantowych i zaawansowanych czujników.

Bromek siarczku chromu to materiał przypominający w strukturze ciasto filo – złożony z ultra cienkich warstw atomów. Jego wielką zaletą jest możliwość zapisu informacji na wiele sposobów: przez ładunek elektryczny, światło, magnetyzm i drgania. W centrum nowego badania znalazły się ekscytony – cząstki powstające z pary elektron–dziura, które mogą działać jako nośniki informacji.

Gdy materiał jest schłodzony do temperatury poniżej 132 K, warstwy zyskują uporządkowaną strukturę magnetyczną. W tej postaci ekscytony zostają uwięzione w jednym wymiarze, co zmniejsza ryzyko ich zderzeń i utraty informacji, znanej jako dekoherencja. W formie jednoatomowej struktura ta pozwala zachować informacje znacznie dłużej.

Zespół badawczy, wykorzystując ultrakrótkie impulsy światła podczerwonego, stworzył dwa różne stany ekscytonów, mimo że według teorii powinny być identyczne. Odkryto, że kierunek impulsów świetlnych miał wpływ na to, czy ekscytony pozostaną jednowymiarowe, czy też rozprzestrzenią się w trójwymiarowej strukturze.

Zdaniem badaczy, możliwość przełączania się między stanami magnetycznymi może stanowić szybki sposób konwersji informacji między różnymi typami cząstek: fotonami, ekscytonami i elektronami. Długoterminową wizją jest stworzenie maszyn kwantowych, które łączą światło, magnetyzm, elektron i fonon – do transferu, przetwarzania i przechowywania informacji w jednym urządzeniu.

Źródło: Live Science