Магнитный момент атомов удерживается на 10 минут - хорошая новость для квантовых компьютеров. Физика.

Группа физиков из Технологического института Карлсруэ (Германия) добилась того, что магнитный момент отдельных атомов гольмия, помещенных на проводящее основание из металла, сохраняется в течении нескольких минут.

Ученые давно изучают единичные магнитные атомы (и группы их), устанавливая их на немагнитных поверхностях. Такая конфигурация может в принципе быть использована для запоминающих устройств со сверхвысокой плотностью записи, и даже как часть квантового компьютера. Но для реализации такого плана сначала необходимо придумать, как избежать дестабилизации, возникающей из-за взаимодействия системы с "бродячими" фотонами или электронами.

Немецкие ученые заставили свою группу атомов оставаться в стабильном состоянии несколько минут - это на несколько порядков больше, чем смогли добиться другие исследователи. Для получения такого результата они изолировали отдельные атомы гольмия при температуре, близкой к абсолютному нулю, а потом поместили их на подложку из платины.

Магнитные атомы интересны ученым именно из-за своей квантовой природы. Теоретически возможно хранить данные, воспользовавшись спиновым магнитным моментом атома. Регулируя спиновое состояние (высокоспиновое или низкоспиновое), можно записать один бит информации, если только атом удерживается в этом состоянии достаточно долго, чтобы система успела обработать информацию. Пока попыткам создания таких запоминающих устройств мешала дестабилизация - когда фотоны или "пришлые" электроны входили в систему, меняли спин и так уничтожали записанные данные. Снижение температуры почти до абсолютного нуля немного помогло решить эту проблему - но и тогда устойчивость спинового состояния удавалось удерживать всего несколько миллисекунд, которых явно не хватало для обработки информации.

Чтобы сохранить стабильность системы на более долгий срок, немецкая группа придумала особое симметричное расположение атомов, помещенных на подложку. Ученые пишут о "поразительном сочетании нескольких типов симметрии, внутренне присущих системе: симметрии относительно обращения времени, внутренних симметрий суммарного кинетического момента и точечной симметрии местной среды магнитного атома". В результате атомы гольмия стали невидимыми для "бродячих" электронов, и спиновое состояние оставалось неизменным примерно 10 минут - более чем достаточный срок для осуществления задач, связанных с обработкой информации.