«Растягивая» тонкие пленки алмаза, ученые создали кубиты, которые могут работать со значительно меньшими затратами и оборудованием. Исследователи из Чикагского университета, Аргоннской национальной лаборатории и Кембриджского университета разработали технологию для создания менее ресурсоемких кубитов (квантовых битов), которыми легче управлять. Предложенный метод основан на растяжении тонких пленок алмаза.

Одна из главных проблем квантовой связи связана с «узлами», которые будут передавать информацию по квантовой сети. Кубиты, составляющие эти узлы, очень чувствительны к нагреву и вибрациям, поэтому для работы их нужно охлаждать до чрезвычайно низких температур.

Исследователи экспериментировали с алмазами — одним из материалов, который используется для создания кубитов. Азотные вакансии (крошечные дефекты) в алмазах способны сохранять квантовую запутанность в течение относительно длительных периодов времени, но для этого материал необходимо охладить до температуры, немного превышающей абсолютный ноль.

В своих экспериментах ученые обнаружили, что они могут «растянуть» алмаз на молекулярном уровне, если положат тонкую пленку алмаза на горячее стекло. Когда стекло остывает, оно сжимается медленнее, чем алмаз, слегка растягивая атомную структуру алмаза — подобно тому, как асфальт расширяется или сжимается, когда земля под ним остывает или нагревается.

Это растяжение, хотя и раздвигает атомы лишь на бесконечно малую величину, оказывает существенное влияние на свойства материала. Во-первых, кубиты в таком состоянии сохраняли когерентность при температурах до 4 К. Такую температуру можно достичь с помощью существующих установок и это требует гораздо меньше ресурсов и затрат, чем охлаждение до температур близких к абсолютному нулю.

Во-вторых, «растяжение» позволило управлять кубитами с помощью микроволн. Предыдущие версии должны были использовать свет оптической длины волны для ввода информации и манипулирования системой, что приводило к появлению шума и снижало надежность системы. Использование микроволн в новой системе повысило точность до 99%.

Исследователи полагают, что новая технология значительно снизит затраты на создание квантовых сетей связи, защищенных от взлома и искажения информации.