Monipuolista timanttihilavian hallintaa

Typpi-vakanssi on vika timantin atomirakenteessa, jossa yksi timantin hiiliatomi on korvautunut typpiatomilla jolloin viereinen paikka jää auki ja niiden ympärille jää vapaita elektroneja.

Tällaisen vikakohdan ympärillä olevien elektronien spinien lomittuminen on vahvan mielenkiinnon kohteena kvanttitietokoneen perusyksiköksi eli kubitiksi.

Mutta ilmiölle löytyy muutakin käyttöä. Laaja yhdysvaltalaisten yliopistojen ja laboratorioiden yhteistyö on luomassa useiden tällaisten typpivakanssien mahdollistamaa tehokkainta mahdollista magneettikenttien anturia nanomittakaavassa.

Elektronien spinien tilat ovat hyvin määriteltyjä ja erittäin herkkiä magneettikentille, sähkökentille ja valolle, joten niitä on helppo asettaa, säätää ja lukea. Timantin tapauksessa ne ovat myös vakaita​​ erittäin kuumille ja kylmille lämpötiloille.

Tutkijat onnistuivat pidentämään typpivakanssien koherenssiaikaa peräti puoleen sekuntiin. Lisäksi he onnistuivat tuottamaan spinien hallinnan siten, että he kykenivät soveltamaan ydinmagneettisen resonanssin ideaa joka tunnetaan sairaaloiden magneettikuvauslaitteista (MRI).

Magneettisten antureiden lisäksi löytö mahdollistaa erittäin tarkat kellot, joiden käyntivirhe on muutama kvadriljoona sekuntia tai vaikkapa nopeat pyörimisanturit jotka sietävät äärimmäisiä lämpötiloja.

Tällaiset sovellukset ovat lähempänä todellisuutta kuin kvanttitietokoneet vaikka niidenkin tutkimuksissa tapahtuu edistystä. UC Santa Barbaran tutkijat ovat manipuloineet timantin vikakohdan kvanttitilaa pelkästään valon avulla.

Tutkimuksen tarkoitus on yksinkertaistaa kubittien käsittelyä. Täysoptinen ohjaus mahdollistaa manipuloida vakanssikeskusta kätevämmin kuin esimerkiksi mikroaaltokentällä, jolla sitä tähän asti on ohjailtu.

Lisäksi täysoptisella menetelmällä on potentiaalia olla paremmin skaalautuva sillä se tarjoaa mahdollisuuden käsitellä ja kommunikoida kvantti-informaatiota fotonisissa piireissä.

Aiheesta aiemmin:

Löytyykö kvanttitietokoneelle muistiratkaisu