क्वांटम सूचना के भंडारण समय को बेहतर बनाने के लिए शोधकर्ताओं ने नया तरीका खोजा

कैम्ब्रिज (एएनआई): व्यावहारिक क्वांटम नेटवर्क और क्वांटम कंप्यूटर के लिए वैश्विक धक्का के हिस्से के रूप में, वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने क्वांटम डॉट स्पिन क्विबिट्स के क्वांटम सुसंगतता को बनाए रखने में सफलता हासिल की है।

ये प्रौद्योगिकियां सूचना सुरक्षा से लेकर नवीन सामग्रियों और रसायनों की खोज तक, सेंसर के बीच सटीक अस्थायी तुल्यकालन की आवश्यकता वाली मूलभूत भौतिक प्रक्रियाओं के मापन के लिए उद्यमों और अनुसंधान पहलों की एक विस्तृत श्रृंखला को बदल देंगी।

स्पिन-फोटॉन इंटरफेस क्वांटम नेटवर्क के लिए प्राथमिक बिल्डिंग ब्लॉक हैं जो स्थिर क्वांटम जानकारी (जैसे कि आयन की क्वांटम स्थिति या ठोस-राज्य स्पिन क्विबिट) को प्रकाश में परिवर्तित करने की अनुमति देते हैं, अर्थात् फोटॉन, जिन्हें बड़ी दूरी पर वितरित किया जा सकता है।

एक बड़ी चुनौती एक ऐसे इंटरफ़ेस को खोजना है जो क्वांटम सूचना को संग्रहीत करने में अच्छा हो और इसे प्रकाश में परिवर्तित करने में कुशल हो। वैकल्पिक रूप से सक्रिय सेमीकंडक्टर क्वांटम डॉट्स आज तक ज्ञात सबसे कुशल स्पिन-फोटॉन इंटरफ़ेस हैं, लेकिन कुछ माइक्रोसेकंड से परे उनके भंडारण समय को विस्तारित करने से दशकों के लंबे शोध प्रयासों के बावजूद भौतिकविदों को हैरान कर दिया है। अब, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय, लिंज़ विश्वविद्यालय और शेफ़ील्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि इस समस्या का एक सरल सामग्री समाधान है जो सौ माइक्रोसेकंड से अधिक क्वांटम सूचना के भंडारण में सुधार करता है।

क्वांटम डॉट्स कई हजारों परमाणुओं से बनी क्रिस्टलीय संरचनाएं हैं। इनमें से प्रत्येक परमाणु के नाभिक में एक चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण होता है जो क्वांटम डॉट इलेक्ट्रॉन से जुड़ता है और इलेक्ट्रॉन क्वाबिट में संग्रहीत क्वांटम जानकारी के नुकसान का कारण बन सकता है।

नेचर नैनोटेक्नोलॉजी में रिपोर्ट की गई शोध टीम की खोज यह है कि सेमीकंडक्टर सामग्री के साथ निर्मित डिवाइस में एक ही जाली पैरामीटर होता है, नाभिक समान वातावरण 'महसूस' करता है और एक साथ व्यवहार करता है। नतीजतन, अब इस परमाणु शोर को फ़िल्टर करना और भंडारण समय में लगभग दो-क्रम परिमाण सुधार प्राप्त करना संभव है।

"यह वैकल्पिक रूप से सक्रिय क्वांटम डॉट्स के लिए एक पूरी तरह से नया शासन है जहां हम नाभिक के साथ बातचीत को बंद कर सकते हैं और इलेक्ट्रॉन स्पिन को बार-बार अपनी क्वांटम स्थिति को जीवित रखने के लिए रीफोकस कर सकते हैं," कैम्ब्रिज की कैवेंडिश प्रयोगशाला के क्लेयर ले गैल ने कहा, जिन्होंने इसका नेतृत्व किया। परियोजना।

"हमने अपने काम में सैकड़ों माइक्रोसेकंड का प्रदर्शन किया, लेकिन वास्तव में, अब हम इस शासन में हैं, हम जानते हैं कि बहुत अधिक सुसंगत समय पहुंच के भीतर है। क्वांटम डॉट्स में स्पिन के लिए, लघु सुसंगतता समय अनुप्रयोगों के लिए सबसे बड़ा मार्ग था, और यह खोज इसके लिए एक स्पष्ट और सरल समाधान प्रदान करता है," उसने कहा।

पहली बार सौ-माइक्रोसेकंड टाइमस्केल की खोज करते समय, शोधकर्ताओं को यह जानकर सुखद आश्चर्य हुआ कि इलेक्ट्रॉन केवल नाभिक से शोर को देखता है, जैसा कि डिवाइस में विद्युत शोर के विपरीत है। यह वास्तव में एक महान स्थिति है क्योंकि परमाणु पहनावा एक पृथक क्वांटम प्रणाली है, और सुसंगत इलेक्ट्रॉन बड़े परमाणु स्पिन पहनावा में क्वांटम घटना का प्रवेश द्वार होगा।

एक और बात जिसने शोधकर्ताओं को आश्चर्यचकित किया वह 'ध्वनि' थी जिसे नाभिक से उठाया गया था। यह काफी सामंजस्यपूर्ण नहीं था जैसा कि शुरू में अनुमान लगाया गया था, और आगे की सामग्री इंजीनियरिंग के माध्यम से सिस्टम की क्वांटम सुसंगतता में और सुधार की गुंजाइश है।

"जब हमने इस काम में नियोजित जाली-मिलान वाली सामग्री प्रणाली के साथ काम करना शुरू किया, तो अच्छी तरह से परिभाषित गुणों और अच्छी ऑप्टिकल गुणवत्ता वाले क्वांटम डॉट्स प्राप्त करना आसान नहीं था," लिंज़ विश्वविद्यालय में इस पेपर के सह-लेखक अरमांडो रस्तेली ने कहा। , जोड़ते हुए, "यह देखना बहुत फायदेमंद है कि प्रारंभिक रूप से 'विदेशी' प्रणाली पर जिज्ञासा-संचालित शोध लाइन और कुशल टीम के सदस्यों संतनु मन्ना और साइमोन कोवरे दा सिल्वा की दृढ़ता ने इन शानदार परिणामों के आधार पर उपकरणों का नेतृत्व किया। अब हम जानते हैं कि हमारे नैनोस्ट्रक्चर किसके लिए अच्छे हैं, और हम अपने सहयोगियों के साथ मिलकर उनकी संपत्तियों को और इंजीनियरिंग करने के परिप्रेक्ष्य से रोमांचित हैं।"

"इस शोध के बारे में सबसे रोमांचक चीजों में से एक जटिल क्वांटम प्रणाली का नामकरण है: एक सौ हजार नाभिक एक अच्छी तरह से नियंत्रित इलेक्ट्रॉन स्पिन के लिए दृढ़ता से युग्मन," पेपर के पहले लेखक कैवेन्डिश पीएचडी छात्र लियोन ज़ापोर्स्की ने कहा, " अधिकांश शोधकर्ता सभी अंतःक्रियाओं को हटाकर qubits को शोर से अलग करने की समस्या का सामना करते हैं। उनकी qubits बेहोश श्रोडिंगर की बिल्लियों की तरह हो जाती हैं, जो किसी को भी अपनी पूंछ खींचने पर मुश्किल से प्रतिक्रिया कर सकती हैं। हमारी 'बिल्ली' मजबूत उत्तेजक पदार्थों पर है, जो कि अभ्यास, इसका मतलब है कि हम इसके साथ और अधिक मज़ा कर सकते हैं।"