Улучшенное взаимодействие между светом и атомами и увеличенное время спиновой когерентности являются важными шагами к реализации квантовой памяти реального мира и, следовательно, квантовых вычислительных систем, которые могут решать некоторые проблемы быстрее, чем обычные системы. Кроме того, эти достижения могут существенно повлиять на развитие высоконадежных, междугородных, криптографических волоконно-оптических сетей связи.Наноразмерные зеркальные полости, которые захватывают свет вокруг атомов в кристаллах алмаза, усиливают квантово-механические взаимодействия между светом и электронами в атомах.
Такие взаимодействия необходимы для создания и подключения памяти для квантовых компьютеров. Недавнее исследование, проведенное в Массачусетском технологическом институте (MIT) и Центре функциональных наноматериалов в Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США, продемонстрировало новый процесс создания таких алмазных нанополостей, в которых память закодирована внутри электронных спиновых состояний атомарная система с временем памяти, превышающим 200 микросекунд.
Это улучшение времени когерентности более чем на два порядка лучше, чем сообщалось ранее, для одиночной квантовой памяти с резонатором в твердотельных системах. Изготовление оптических резонаторов основывалось на новом процессе изготовления кремниевых жестких масок, в котором применяются отработанные методы изготовления полупроводников для формирования рисунка высококачественных фотонных устройств на нетрадиционных подложках.Изготовление и эксперименты были частично поддержаны Управлением научных исследований ВВС (грант AFOSR № FA9550-11-1-0014). Частично исследования проводились в Центре функциональных наноматериалов Брукхейвенской национальной лаборатории при поддержке Министерства энергетики США, Управления науки, Управления фундаментальных энергетических наук, по контракту № DE-AC02-98CH10886.
Мы также выражаем признательность за поддержку со стороны Фонда Александра фон Гумбольдта, Отделения НАСА исследовательской группы главного технолога по космическим технологиям, Междисциплинарной исследовательской инициативы AFOSR Quantum Memories и Программы стажировок по интегративному образованию и исследованиям Национального научного фонда, Междисциплинарной квантовой информатики и Инжиниринг (iQuISE).