4 микросекунды квантовой памяти показали российские материалы для будущих процессоров
Автор: Учёные из ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН, Института физики твёрдого тела РАН и Киотского университета синтезировали молекулярные материалы, которые могут пригодиться для квантовых процессоров. В экспериментах два из трёх полученных комплексов удерживали квантовую когерентность до 4 микросекунд. Для таких систем это уже неплохой ориентир: время оказалось в сотни раз длиннее стандартного управляющего импульса.
В основе работы лежат фталоцианины — плоские органические молекулы, которые умеют удерживать атом металла в центре и за счёт этого менять электронные и магнитные свойства. Исследователи собрали три варианта таких комплексов: с ванадием, медью и оловом. Олово взяли как контрольный образец, без собственного магнитного момента. У ванадия и меди он есть: по одному неспаренному электрону, и именно их спины вели себя как квантовые объекты.
Самый заметный результат — комплексы с ванадием и медью сохраняли когерентность достаточно долго, чтобы с ними можно было думать о передаче и обработке квантовой информации. Если перевести это с лабораторного языка на инженерный, речь идёт о кандидатах на роль кубитов, элементов квантовой памяти и сверхчувствительных сенсоров. Руководитель проекта Максим Фараонов отдельно упоминает и более прикладные вещи: сверхплотные носители данных, магнитные метки, ультраминиатюрные устройства.
У молекулярных кубитов есть понятный плюс. В отличие от сверхпроводниковых схем, которым нужна сложная криогенная инфраструктура и которые занимают заметное место на чипе, такие соединения изначально проще вписываются в миниатюрные конструкции и позволяют тонко настраивать свойства химически. Поэтому интерес к ним растёт не только у академических групп. IBM и Google продолжают развивать сверхпроводниковые платформы, а параллельно университетские и национальные лаборатории ищут более компактные спиновые и молекулярные системы. По оценкам McKinsey, рынок квантовых технологий к 2035 году может выйти на десятки миллиардов долларов, если удастся решить проблему устойчивых и масштабируемых кубитов.
Дальше у авторов задача вполне конкретная: менять состав и способ приготовления образцов, чтобы продлить жизнь когерентности. Это важно не только для самой «памяти» спина, но и для повторяемости результатов при массовом изготовлении. Если время удастся заметно увеличить уже на той же системе с ванадием, у российских групп появится шанс перейти от академического результата к материалам для реальных квантовых компонентов.
