Кубиты из магнитов: учёные показали квантовую связь между двумя крошечными магнитами

Магнетизм уже сыграл свою роль в важнейших открытиях, которые изменили наше общество. Жёсткие диски, МРТ и многое другое, список будет продолжаться и продолжаться. Новое открытие показывает, что магнетизм способен проявлять в нашем мире даже квантовые явления. Поэтому нельзя исключать, что квантовые компьютеры также войдут в перечень достижений, в основе которых лежат магнитные взаимодействия.

Источник изображения: Yi Li/Argonne National Laboratory

В новом исследовании учёные Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США добились достаточно продолжительной квантовой связи — когерентности — между двумя крошечными магнитными сферами. В проведенном эксперименте было показано, что два макрообъекта продемонстрировали состояние квантовой запутанности, когда обмен взаимодействий между ними происходил мгновенно.

Для демонстрации эффекта связи учёные создали сверхпроводящий контур, который работал как резонатор. В контур поместили две разнесённые на 1 см небольшие магнитные сферы из железо-иттриевого граната (YIG). Сферы были удалены друг от друга на расстояние примерно равное 30 диаметрам. Сверхпроводящий контур (резонатор) обеспечивал сильные взаимодействия между сферами и служил своего рода линией связи между магнитными сферами.

Выбор железо-иттриевого граната был обусловлен тем, что этот синтетический минерал поддерживает возбуждение квазичастиц, называемых магнонами. Эти возбуждения возникают, когда электрический ток генерирует магнитное поле. Созданная в эксперименте связь между магнонами в обеих сферах как раз носила характер квантового взаимодействия и поддерживалась достаточно долго, чтобы дать надежду на появление в будущем кубитов на основе предложенного решения.

«Дистанционная связь магнонов — это первый шаг или почти предпосылка для выполнения квантовой работы с магнитными системами, — сказал автор исследования старший научный сотрудник Аргоннской национальной лаборатории Валентин Новосад,. — Мы демонстрируем способность этих магнонов мгновенно связываться друг с другом на расстоянии».