Международная группа физиков совершила прорыв, приближающий эру миниатюрных квантовых компьютеров. Исследователям удалось увеличить время жизни магнонов — крошечных волн в намагниченности материала — до 18 микросекунд, что почти в сто раз превышает предыдущие показатели. Ранее этот параметр составлял не более нескольких сотен наносекунд, что делало магноны практически непригодными для квантовых вычислений.
Магноны обладают уникальными свойствами. Длина их волны может достигать нанометрового диапазона, что позволяет создавать на их основе компактные схемы размером с чип современного смартфона. Кроме того, они легко взаимодействуют с другими квазичастицами — фононами и фотонами, что делает их идеальными кандидатами для гибридных квантовых систем и квантовой метрологии.
Прорыв стал возможен благодаря двум ключевым решениям. Во-первых, физики использовали коротковолновые магноны, которые нечувствительны к поверхностным дефектам кристалла — именно эти дефекты раньше ограничивали время жизни. Во-вторых, образцы из сверхчистого иттрий-железного граната охлаждались до температуры 30 милликельвинов, что практически полностью остановило тепловые процессы, разрушающие магноны.
Важнейшим выводом работы стало то, что ограничение времени жизни связано не с фундаментальными законами физики, а исключительно с чистотой материала. С временем жизни 18 микросекунд магноны становятся пригодны для создания квантовой памяти и каналов связи на кристалле, открывая путь к созданию универсальной «квантовой шины», способной соединять сотни кубитов. В перспективе это означает появление квантовых компьютеров размером с монету.