Команда исследователей из Гарварда и Венского технического университета сделала важный шаг в этом направлении. Ученые нашли новый способ передачи квантовой информации, основанный на «фононах», микроскопических механических вибрациях. Атомы в системе связываются между собой с помощью звуковых волн.

Авторы работы использовали крошечные алмазы с атомами кремния, встроенными в некоторые узлы кристаллической решетки вместо углерода. По словам исследователей, такие дефекты в структуре алмаза способны хранить квантовую информацию. Используя микроволны, их можно переключать в состояние высокой или низкой энергии.

Реализовав новую идею, исследователи соединили в единую систему несколько атомов кремния, хранящих информацию. Для этого их последовательно встроили в алмазный стержень длиной несколько микрометров. Такой стержень может вибрировать подобно камертону, что позволяет атомам кремния образовывать квантово-механическую связь друг с другом.

Связь обеспечивают «фононы» — наименьшие возможные механические вибрации, названные по аналогии с фотонами, квантами света. В ответ на воздействие атомы кремния «включаются» и «выключаются», испуская и поглощая фононы. Ранее считалось, что микровибрации теряют свои свойства при контакте с окружающей средой. Однако ученым удалось доказать, что при правильном использовании фононы пригодны для хранения и передачи квантовой информации.

Исследователи отмечают, что новая технология позволит найти практическое применение многим квантовым системам. Теперь можно будет соединить достаточное их количество воедино и использовать их для вычислений и других целей.

Квантовые технологии способны значительно увеличить энергоэффективность и помочь в развитии ВИЭ. Например, новый материал, созданный инженерами МТИ, замедляет фотоны в 1000 раз. Это позволит превращать в энергию намного более широкий спектр солнечного излучения.