фото: фрипик
Российские учёные из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН и Российского квантового центра (РКЦ) разработали инновационный метод применения нейтральных атомов тулия для создания квантовых битов с увеличенным временем хранения информации. В результате проведённых исследований удалось зафиксировать квантовое состояние на протяжении 55 секунд, что демонстрирует один из лучших показателей в мировой квантовой информатике.
В ходе исследования были детально изучены уникальные свойства тулия как квантового носителя информации. Установлено, что данный элемент эффективно управляется посредством микроволнового излучения и лазерных импульсов. Разработанная методика позволяет осуществлять переключения между основным и метастабильным уровнями энергии с временем жизни порядка 112 миллисекунд, что обеспечивает защиту квантовой информации от внешних возмущений и повышает точность вычислительных процессов.
Ключевой особенностью тулия является кодирование информации в сверхтонкой структуре основного состояния. Энергетическое различие между подуровнями составляет 1497 МГц, что гарантирует высокую точность переключений и устойчивость к магнитным флуктуациям. Такая конфигурация позволяет сохранять когерентность квантового состояния на протяжении десятков секунд.
Денис Мишин, руководитель проекта из лаборатории «Оптика сложных квантовых систем» Физического института имени П.Н. Лебедева РАН, подчеркнул, что увеличенное время когерентности существенно повышает качество квантовых операций и открывает новые возможности для реализации протоколов временного хранения квантовой информации. Тулий успешно сочетает преимущества как щелочных, так и щелочноземельных атомов, обеспечивая надёжное управление внутри сверхтонкой структуры энергетических уровней.
Экспериментальные исследования проводились на специализированной установке, предназначенной для создания компактных оптических часов на основе тулия. Это свидетельствует о широкой применимости данного элемента в различных областях квантовых технологий, пишет источник.