Задача выполнена: учёные увеличили продолжительность жизни квантовых атомов до 50 минут

Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере достигли выдающихся успехов в управлении ридберговскими атомами, продержав их в контролируемом состоянии 50 минут при комнатной температуре. Это достижение значительно ускоряет процесс создания квантовых симуляторов и компьютеров на основе таких атомов.

Ридберговские атомы представляют собой атомы, чьи электроны переведены в высокоэнергетические состояния, вследствие чего они становятся значительно больше и весьма чувствительны к внешнему влиянию. Их уникальная способность к удалённому взаимодействию и сохранению квантовой запутанности делает их идеальными для формирования кубитов — ключевых компонентов квантовых компьютеров, способных решать задачи, которые не под силу классическим устройствам.

Ранее максимальное время удержания ридберговских атомов при комнатной температуре составляло 1400 секунд. Хотя существовали методы продления этого времени, они требовали использования криогенного оборудования, что ограничивало практическое применение. Команда под руководством Чжэньпу Чжана и Синди Регал предложила новый метод, который устранил это ограничение.

Ключевой элемент исследования включал использование вакуумной камеры с медным покрытием, охлаждённым до -269°C. Это позволило свести к минимуму тепловое воздействие, способное изменять состояние атомов. Более того, охлаждённая медь эффективно улавливала любые остаточные частицы воздуха, улучшая вакуумную среду в камере. Атомы фиксировались с помощью лазерных пинцетов — стандартного метода контроля ридберговских атомов, которые отличаются высокой чувствительностью к электромагнитным полям и свету.

В результате учёным удалось удерживать атомы в течение 3000 секунд (около 50 минут), что в два раза превышает предыдущие достижения. Синди Регал сообщает, что создание этой установки потребовало пятилетней работы и полного переосмысления подхода к данным экспериментам.

Клеман Сайрин из лаборатории Кастлера-Бросселя во Франции подчёркивает значимость полученных результатов. Увеличенное время контроля до 3000 секунд открывает новые возможности для работы с большим числом атомов, что позитивно влияет на вычислительные мощности будущих квантовых технологий. Тем не менее, он обращает внимание на новые инженерные вызовы, связанные с необходимостью использования большего количества лазеров для управления большими массами атомов, что может сократить их контролируемое время. Однако этот прорыв в управлении ридберговскими атомами при комнатной температуре является значительным шагом в развитии практичных квантовых технологий, открывая путь к мощным вычислениям и моделированию сложных систем, от молекул до новых материалов.

Источник: iXBT