Te ostatnie, zwane również bitami kwantowymi, wykazują bardzo istotną właściwość, która zapewnia im ogromny potencjał. Chodzi o możliwość zajmowania dwóch stanów kwantowych jednocześnie, dzięki czemu pojawiają się szerokie możliwości z zakresu przenoszenia informacji. O wynikach eksperymentów poświęconych wykorzystaniu erbu do wytwarzania kubitów możemy przeczytać na łamach Applied Physics Letters, a także w bazie danych serwisu arXiv.
Czytaj też: To mogą być komputery kwantowe kolejnej generacji. Brakowało tylko tego jednego materiału
Publikacje są dwie, gdyż chodzi o dokonania dwóch różnych zespołów. Pomimo odmiennego przebiegu badań, efekt końcowy jest dość podobny: chodzi o wydłużanie czasu przechowywania informacji przez kubity, a także projektowanie urządzeń złożonych z wielu kubitów. Ostatecznie powinno to doprowadzić do kluczowych postępów w zakresie obliczeń kwantowych czy komunikacji kwantowej.
Erb stanowi kuszącego kandydata nie bez przypadku. Przesyłanie informacji kwantowych z jego udziałem przebiega sprawnie i może odbywać się z wykorzystaniem tego samego rodzaju światłowodu, co łączący linie internetowe i telefoniczne. Poza tym ułożenie elektronów sprzyja odporności na zmiany środowiskowe, które mogłyby potencjalnie doprowadzić do utraty informacji przez kubit.
Kubity, zwane również bitami kwantowymi, pozwalają na przechowywanie większej ilości informacji niż ma to miejsce w przypadku “zwykłych” bitów
Niestety, projektowanie urządzeń złożonych z wielu kubitów jest problematyczne, gdyż dochodzi do rozpraszania atomów. Wygląda jednak na to, że autorzy ostatnich badań znaleźli na to sposób: postanowili wykorzystać laser i skierować go na niektóre atomu erbu. Wywołuje to zmianę struktury kryształu w określonym obszarze, co rzutuje na właściwości erbu w tym miejscu.
Pierwiastek ten zostaje rozproszony w warstwie dwutlenku tytanu. Skierowany na niego laser zniekształca ten związek, podczas gdy atomu erbu mogą się komunikować na tej samej częstotliwości oddzielone od reszty. W ostatecznym rozrachunku bardzo istotna okazuje się spójność kwantowa, co oznacza czas, w którym kubity mogą przechowywać informację kwantową. Utrzymanie tej spójności jest niełatwe, gdyż zaburzać może ją na przykład obecność powietrza bądź zmiana temperatury.
Czytaj też: Pierwszy taki półprzewodnik kwantowy na świecie. Nasi sąsiedzi zaprojektowali wyjątkowe urządzenie
W ramach osobnego badania naukowcy zidentyfikowali dwutlenek ceru jako materiał macierzysty dla erbu cechujący się jak najniższym spinem. Dlaczego ten aspekt jest istotny? To ze względu na fakt, iż spin zapewnia możliwość przechowywania informacji kwantowej. Kiedy dochodzi do interakcji spinu elektronu ze spinem jądra, rośnie ryzyko utraty informacji. Z tego względu im niższy spin, tym lepiej i taki wynik okazał się zapewniać dwutlenek ceru. O ile dwutlenek tytanu wykazuje wiele możliwych konfiguracji strukturalnych, tak dwutlenek ceru posiada tylko jedną i jest niezwykle symetryczny, co zapewnia kubitom wyższą stabilność.