Реализовано электронное считывание одиночного ядерного спина

отметили
30
человек
в архиве
Реализовано электронное считывание одиночного ядерного спина
Физики из Франции Германии экспериментально реализовали электронное считывание одиночного ядерного спина в устройстве, аналогичном транзистору.

Спины электронов и ядер, возможно, будут использоваться для представления информации в квантовом компьютере. К недостаткам электронов относят то, что они, активно взаимодействуя со средой, серьёзно ограничивают время когерентности — длительность промежутка, на котором кубит сохраняет заданные квантовые свойства. Ядра, напротив, очень хорошо изолированы от среды, но это естественным образом осложняет адресацию и манипулирование их спинами.

Поскольку кубиты, построенные на основе ядерных спинов, всё же кажутся более перспективными, учёные вынуждены разрабатывать комплексные схемы адресации, одну из которых мы недавно рассматривали. В ней задействованы единичные атомы углерода-13, находящиеся в искусственном кристалле алмаза миллиметровых размеров с повышенным до 99,99% содержанием изотопа 12С. Состояние ядерного спина углерода-13 задавалось и считывалось посредством связанного с ним электронного спина, носителем которого стал NV-центр (азотно-замещённая вакансия — точечный дефект алмаза, возникающий при удалении атома углерода из узла решётки и связывании образовавшейся вакансии с атомом азота, который замещает углерод в соседнем узле), расположенный в 1–2 нм от 13С.

Авторы нашли чуть более технологичную методику считывания, основанную на использовании одномолекулярного магнита. Этим термином обозначают соединения, при определённой (низкой) температуре демонстрирующие устойчивую намагниченность чисто молекулярной природы.

В «сердце» магнита находился металл (тербий), окружённый множеством атомов углерода, азота, водорода и кислорода. К этой металлорганической конструкции физики подвели наноразмерные золотые электроды, получив полный аналог транзистора. Когда рабочая точка была выбрана, транзистор помещали в переменные магнитные поля, и переориентации ядерного спина Tb фиксировались по токовому сигналу.

«Измеряя ток, мы выяснили, что ядерный спин атома металла стабилен на временнóм промежутке длительностью до 20 секунд, — рассказывает участник исследования Марио Рубен (Mario Ruben) из Технологического института Карлсруэ. — Для квантовомеханических процессов — очень продолжительное время».
Добавил Vlad2000Plus Vlad2000Plus 18 Августа 2012
Комментарии участников:
Ни одного комментария пока не добавлено


Войдите или станьте участником, чтобы комментировать