Лазерный луч защитил атомы от потери квантовой информации

Физики из Еврейского университета Иерусалима и Корнелльского университета разработали метод защиты квантовых состояний от внешних помех с помощью одного лазерного луча.

Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Исследователи обнаружили простой, но мощный способ защиты атомов от потери информации – важнейшей помехи при разработке надежных квантовых технологий.

В квантовых сенсорах и системах памяти атомы постоянно теряют свою магнитную ориентацию или "спин" при столкновениях друг с другом или со стенками контейнера. Это явление серьезно ограничивает производительность и стабильность квантовых устройств. Традиционные методы защиты спинов требуют экстремально низких температур и мощных магнитных экранов, а это очень дорого.

Новый метод полностью обходит эти ограничения. Вместо мощного магнитного экрана он использует свет для тонкого смещения энергетических уровней атомов, выравнивая спины и поддерживая их синхронизацию даже при движении и столкновениях. Это создает устойчивое спиновое состояние, защищенное от потери информации.

В лабораторных экспериментах с паром цезия метод снизил рассогласование спина в 10 раз. Новый метод значительно улучшает работу устройств, основанные на атомных спинах: квантовых сенсоров и магнитометров для медицинской визуализации, археологии и космических исследований; точных навигационных систем, не зависящие от GPS; квантовых информационных платформ, где стабильность спина критична для хранения и обработки информации.

Поскольку метод не требует экстремального охлаждения и магнитных экранов, он дешевле и практичнее для реальных применений, чем существующие решения.