Команда ученых, объединяющая исследователей из нескольких стран, вышла к последнему рубежу миниатюризации компьютерной памяти, показав, как можно использовать ядра атомов для хранения информации. Эта технология может привести к созданию квантовых компьютеров – приборов, работа которых обусловлена законами квантовой механики.

Квантовые объекты (например, отдельные атомы) могут наблюдаться одновременно в нескольких состояниях. Квантовые вычисления – Святой Грааль информатики, поскольку в квантовом компьютере единица информации (бит) может принимать более одного значения за раз.

В современной цифровой технике биты принимают одно из двух возможных значений - 0 или 1. Последовательность битов представляет собой машинный код, с помощью которого происходит создание, обработка и хранение информации. Квантовый же бит («кубит») может быть и нулем и единицей одновременно. Соответственно, кубит обладает удвоенными возможностями по сранению с битом, а при увеличении количества взаимодействующих кубитов (длины кубитного кода) экспоненциально растет и плотность информации.

Одной из главных задач создания квантового компьютера является управление кубитом и контроль его состояния. Ученые пробовали различные способы для того, чтобы изолировать отдельные кубиты, защитить тонкую квантовую информацию от внешних шумов, одновременно оставляя возможности взаимодействия с ним при управлении и считывании информации.

Как сообщает PhysOrg, группа исследователей из Принстонского университета Нью-Джерси (Princeton University in New Jersey), Оксфордского университета и Национальной лаборатории Лоренса Беркли в Калифорнии (Lawrence Berkeley National Laboratory), частично финансируемая Национальным фондом поддержки науки США (National Science Foundation, NSF), исследовала систему электрона и ядра атома фосфора в кремниевой матрице. Оказалось, что и электрон, и атомное ядро ведут себя, как квантовые магниты, способные хранить информацию. Время жизни информации в ядре составило 1.75 с, что существенно превышает время в десятую долю секунды, характерное для других попыток хранения квантовой информации. Эта разница чрезвычайно важна, поскольку ранее была теоретически показана возможность защиты данных с помощью техник коррекции ошибок в системах, стабильных в течение более 1 с. Значит, если информация не исчезает за секунду, она может сохраняться практически бесконечно.

Результаты работы опубликованы в последнем номере журнала Nature.