Ssylka

Как слабые магнитные поля меняют правила игры для квантовых спинов?

Учёные из Еврейского университета в Иерусалиме и Корнеллского университета обнаружили, что даже слабые магнитные поля способны значительно продлевать время когерентности электронных спинов — ключевого ресурса для квантовых технологий. Метод позволяет подавлять декогеренцию, то есть потерю квантового состояния, практически в десять раз эффективнее по сравнению с предыдущими представлениями.
Как слабые магнитные поля меняют правила игры для квантовых спинов?
Изображение носит иллюстративный характер

Электронные спины — это крошечные магнитные свойства атомов, которые можно использовать для хранения информации в квантовых датчиках, атомных часах и других устройствах. Их основная проблема заключается в быстрой потере когерентности, вызванной взаимодействиями с окружающей средой или определёнными видами света. Новый подход предлагает решение этой задачи, позволяя сохранять квантовое состояние значительно дольше.

Исследование проводилось в Институте прикладной физики и Наноцентре Еврейского университета, а также в Корнеллском университете. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters. Руководили работой Марк Дикопольцев и Авраам Береби, научное руководство осуществляли профессор Уриэль Леви и профессор Ор Кац.

В центре экспериментов была система горячих спинов цезия, подвергающихся взаимодействию с молекулами азота (спин-ротационное взаимодействие) и воздействию света, близкого к резонансному. Применение слабых магнитных полей позволило существенно подавить процессы релаксации, которые обычно приводят к быстрой декогеренции.

Ранее считалось, что контроль над декогеренцией с помощью слабых магнитных полей возможен только в определённых режимах, например, при спин-обменной релаксации (SERF). Новое исследование показывает, что такие поля могут управлять даже теми механизмами, которые не только сохраняют, но и активно разрушают спиновое состояние. Как отметил Марк Дикопольцев: «Наши результаты показывают, что слабые магнитные поля полезны не только для предотвращения декогеренции от случайных, спин-сохраняющих взаимодействий. Они способны подавлять и более разрушительные процессы релаксации, предоставляя нам мощный инструмент для сохранения когерентности спинов».

Этот научный прорыв расширяет фундаментальное понимание динамики спинов и управления квантовыми состояниями в горячих парах атомов. Технологические последствия огромны: открывается путь к созданию более стабильных и точных атомных часов, эффективной квантовой памяти, высокочувствительных магнитометров и других устройств, где критически важна долговечность когерентности спинов.

В ходе работы исследователи добились порядка десятикратного снижения скорости релаксации спинов — это означает значительное увеличение времени хранения квантовой информации. Такие результаты были получены на парах цезия, одном из наиболее распространённых материалов для квантовых исследований.

Понимание и контроль над спин-ротационными взаимодействиями, возникающими при столкновениях с молекулами азота, а также влияние света, оказались ключевыми факторами в подавлении декогеренции при помощи слабых магнитных полей. Это открывает новые горизонты для манипуляций спиновыми состояниями в широком диапазоне условий.

Исследование Марка Дикопольцева, Авраама Береби и их коллег закладывает научную основу для следующего этапа развития квантовых технологий, делая шаг к созданию устройств нового поколения, в которых квантовая информация будет сохраняться гораздо дольше.


Новое на сайте

16943От сада чудес до протеина из атмосферы 16942Кратковременный сон наяву: научное объяснение пустоты в мыслях 16941Спутники Starlink создают непреднамеренную угрозу для радиоастрономии 16940Аутентификационная чума: бэкдор Plague год оставался невидимым 16939Фиолетовый страж тайских лесов: редкий краб-принцесса явился миру 16938Хроники мангровых лесов: победители фотоконкурса 2025 года 16937Танцевали ли планеты солнечной системы идеальный вальс? 16936Ай-ай: причудливый лемур, проклятый своим пальцем 16935Как рентгеновское зрение раскрывает самые бурные процессы во вселенной? 16934Уязвимость нулевого дня в SonicWall VPN стала оружием группировки Akira 16933Может ли государственный фонд единолично решать судьбу американской науки? 16932Способна ли филантропия блогеров решить мировой водный кризис? 16931Взлом через промпт: как AI-редактор Cursor превращали в оружие 16930Мог ли древний кризис заставить людей хоронить мертвых в печах с собаками? 16929Какие наушники Bose выбрать на распродаже: для полной изоляции или контроля над...