Контроль электронного спина может, в свою очередь, управлять ядерным спином атома азота в азотно-вакансионном центре. Ученые из Йокогамского национального университета в Японии нашли способ точного управления кубитами без прежних ограничений.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Photonics.

«Микроволны обычно используются для индивидуального квантового управления, но требуется индивидуальная проводка микроволновых линий, — рассказывает автор статьи Хидео Косака. — С другой стороны, с помощью света можно локально, но не точно манипулировать кубитами».

Косака и другие физики продемонстрировали управление кубитами, манипулируя спином электрона с помощью комбинации микроволновых манипуляций и локального оптического сдвига переходных частот атомов и молекул. Этот процесс известен как сдвиг Штарка.

Другими словами, они смогли объединить оптические методы, основанные на свете лазеров, с микроволнами, чтобы преодолеть предыдущие ограничения. Исследователи также продемонстрировали, что этот контроль электронного спина может, в свою очередь, управлять ядерным спином атома азота в азотно-вакансионном центре, а также взаимодействием между электронным и ядерным спинами. Это важно, поскольку позволяет точно управлять кубитами без проблем с подключением.

Область квантовых вычислений обладает потенциалом для выполнения задач, слишком сложных для традиционных компьютеров и на высоких скоростях. Однако для начала необходима разработка крупномасштабных квантовых процессоров и квантовых запоминающих устройств. Точное управление кубитами — или квантовыми битами, основными строительными блоками квантовых компьютеров — имеет решающее значение для этого процесса. Но методы управления кубитами имеют ограничения для массивной проводки высокой плотности с высокой точностью.