Физики смогли увеличить время когерентности кубитов, созданных на базе ультрахолодных молекул, до ста миллисекунд, что на порядок больше, чем в предыдущих работах. Этого удалось достичь благодаря активному подавлению шума в магнитном поле и правильной ориентации магнитных и электрических полей относительно друг друга.

Исследование опубликовано в Physical Review Letters, доступен также препринт.

Квантовая механика предписывает всем связанным микросистемам обладать дискретным энергетическим спектром. При этом чем больше в системе элементов, тем она сложнее. Энергетические уровни атомов определяются в первую очередь электронной конфигурацией, обогащаясь небольшими поправками на взаимодействия, чувствительные к орбитальным и спиновым степеням свободы электронов и ядра. У молекул же возникает куда более сложная структура, в которую дают вклад колебания ядер относительно друг друга, а также вращения в молекуле.

Оказалось, что эти колебательные и вращательные уровни хорошо подходят для хранения и обработки квантовой информации. В случае же, когда молекула полярная, то есть обладает собственным дипольным моментом, ее проще связывать с соседями для образования квантовой запутанности и ею проще манипулировать.

Однако, как и многие другие физические реализации кубитов, состояния молекул подвержены декогеренции, то есть, потере квантовой информации. Для увеличения времени когерентности их очень сильно охлаждают и помещают в оптические ловушки, но пока физикам удалось достичь времени, не превышающего 10 миллисекунд (про похожее исследование мы недавно писали), хотя для нужд квантовых вычислений оно должно быть существенно больше.

Шон Бурчески (Sean Burchesky) из Кембриджского университета с коллегами из США и Южной Кореи сообщили о том, что им удалось десятикратно увеличить это время, сохраняя когерентность вращательных уровней в молекуле CaF, удерживаемой оптическим пинцетом.