Учёные нашли способ использовать золотые нанокластеры в квантовых технологиях
Команда исследователей из Университета штата Пенсильвания и Университета штата Колорадо представила технологию, которая может упростить создание масштабируемых квантовых устройств. Учёные показали, что золотые нанокластеры способны имитировать ключевые свойства электронов в ионных ловушках — системе, которая сейчас считается одной из самых точных для квантовых вычислений и сенсоров, передаёт Science Daily.
В традиционных установках атомы с электрическим зарядом удерживаются в газообразной среде и позволяют управлять состоянием электронов, в том числе их спином — направлением вращения. Высокая согласованность спинов помогает хранить квантовую информацию дольше, однако такие системы трудно масштабировать.
«Впервые нам удалось продемонстрировать, что золотые нанокластеры обладают теми же спиновыми свойствами, что и современные газовые ионные ловушки, но при этом их можно легко синтезировать в больших объёмах», — отметил руководитель исследования профессор химии Кен Кнаппенбергер.
Учёные обнаружили у нанокластеров 19 уникальных состояний с высокой степенью спиновой поляризации, необходимых для выполнения квантовых операций. Более того, оказалось, что этот параметр можно регулировать, изменяя молекулы-лиганды, окружающие ядро из золота. В одном из образцов поляризация достигла 40% — уровня, сопоставимого с передовыми двухмерными квантовыми материалами.
По словам авторов, результаты открывают путь к созданию более доступных и устойчивых к внешним помехам квантовых компонентов. Дальнейшие исследования будут направлены на настройку структуры лигандов для точного управления свойствами спинов.
Работа поддержана фондом Национальной науки США и Управлением научных исследований ВВС США.
