[논문] 보석 스피넬로 새로운 큐빗을 탐험합니다

루비 나 사파이어와 같은 보석과 유사한 생생한 색상으로 유명한 보석 스피넬은 이제 양자 정보를 저장할 수있는 것으로 나타 났으며, 양자 기술 분야에서 실행 가능한 재료입니다.

Tohoku University, 시카고 대학교 및 Argonne National Laboratory에서 공동 작업자가 만든이 발견은 게시 저널에서 Applied Physics Express.

이것은 시카고 – 호쿠 Quantum Alliance에서 발생하는 첫 번째 논문입니다. Uchicago와 Tohoku 연구원들 사이의 동맹은 2023 년 6 월 일본 기업들과 다리를 건설하고 학계 및 정부와 더 강력한 산업 유대 관계를 구축하기 위해 위조되었습니다.

“이 발견은 스피넬 (Spinel)과 같은 재료의 놀라운 잠재력을 강조합니다. 스피넬은 오랫동안 미학적 자질을 보유하고 있지만 현재 과학적 능력을 공개하고 있습니다.

“고유 한 특성을 활용함으로써 큐 비트 시스템에 대한 이해를 발전시킬뿐만 아니라 이전에 상상하지 않은 방식으로 양자 기술을위한 툴킷을 확장합니다.”

양자 정보 기술은 양자 역학을 활용하여 클래식 시스템이 할 수없는 방식으로 정보를 처리, 저장 및 전송합니다. 이 기술의 핵심에는 큐 비트 시스템으로 알려진 큐 비트 컬렉션이 있습니다.

이러한 시스템 중 하나에서, 다이아몬드 또는 모이사 나이트와 같은 고체 숙주 재료는 전자 스핀을 포획하는 역할을하는 원자 결함을 통해 양자 정보를 유지한다. 이 보석들의 투명한 특성은 이러한 큐브를 조작하기에 충분히 안정적으로 분리하는 데 도움이됩니다.

박사 마토 카와하라 (Manato Kawahara)는“스노우 글로브처럼 생각하고 스노우 글로브의 유리는 외부 교란으로부터 물체를 보호하지만, 우리는 그것을 흔들 때 여전히 그것을 조작 할 수있다”고 말했다. Tohoku University 's Research Institute for Electrical Communication (RIEC)의 학생. “큐 비트의 경우, 우리는 큐 비트의 스핀을 제어하기 위해 자기 또는 전기장을 사용합니다.”

Kawahara와 그의 동료들의 돌파구는 시카고 대학교, Argonne National Laboratory 및 Tohoku University의 이전 연구에 도움이되었습니다. 2021 년에 연구 그룹은 새로운 솔리드 스테이트 스핀 큐 비트 시스템을 찾기위한 지침을 개발했으며 2022 년에 같은 그룹은 생존 큐 비트 재료의 발견을 간소화하는 수단을 공개했습니다.

이로 인해 현재 그룹은 Spinel (Mgal₂영형₄), 그들은 지시함으로써 실험적으로 테스트 할 수있었습니다. 레이저 빔 재료 (레이저 사고)에이를 자극한 다음 방출 된 빛 (광 발광)을 측정하여 재료의 반응을 분석합니다.

“광학 측정 시스템을 사용하여 스핀 큐 비트의 정보를 감지하면 스피넬의 세리엄 (CE) 센터는 큐 비트 정보를 500 MT 미만의 매우 저온 (4K)에서 보유 할 수 있음을 발견했습니다. 자기장RIEC의 교수 인 Shun Kanai는 연구팀을 공동으로 이끌었다.

그러나 Qubit에 대해 완전히 작동하려면 시스템은 초기화, 조작 및 탐지의 세 가지 기능을 보여 주어야합니다. 여기서 발견 된 결과는 스피넬이 첫 번째 및 세 번째 기능, 즉 큐 비트 상태를 초기화하고 읽는 능력을 가지고 있음을 보여줍니다.

Awschalom은“우리는 감지, 의사 소통 및 컴퓨팅에서 신흥 양자 응용 프로그램을위한 스핀 큐 비트를 조작하고 제어 할 계획이다.

궁극적으로, a 큐 비트 스피넬의 기능은 Quantum Technologies에서 탐험되지 않은 기회를 열 것입니다.