Wyżej wzmiankowany typ informatyki zajmuje się manipulacją kwantową wersji bitów informacji (zwanych kubitami). Kiedy ludzie mówią o materiałach do kwantowego przetwarzania danych, zwykle myślą o tych wyprodukowanych przy użyciu najnowocześniejszych technologii. A przy okazji działających w bardzo niskich temperaturach (poniżej kilku kelwinów), a nie o: „ciepłych i brudnych” elementach syntetyzowanych w roztworze przez chemików. W ostatnich latach odkryto izolowane defekty w budulcach półprzewodnikowych (takich jak centra — wakanse azotowe w diamencie), które umożliwiły manipulację kubitami spinowymi w temperaturze pokojowej, ale ich produkcja na większą skalę jest sporym wyzwaniem.
Koloidalne kropki kwantowe (QD), które są małymi nanocząstkami półprzewodnikowymi wytwarzanymi w roztworze, mogą zmienić zasady gry. Można je syntetyzować w dużych ilościach w roztworze przy niskich kosztach, a jednocześnie ze sporą finezją w zakresie kontroli wielkości i kształtu. Co więcej, są one zwykle silnie ograniczone kwantowo, a zatem ich nośniki są dobrze odizolowane od 'kąpieli fononowej'. Może to umożliwić długotrwałą spójność spinową w temperaturze pokojowej. Jednak, jak dotąd, nie opisano jeszcze metod skoordynowanej manipulacji spinami przy takiej termice. A to dlatego, że system kropki kwantowej, której spiny można jednocześnie inicjować, obracać i odczytywać w temperaturze pokojowej pozostaje wciąż do wynalezienia.
W swoim badaniu autorzy pokazują, że kropka kwantowa wykonana z perowskitu CsPbBr3, a wyhodowana w roztworze, może faktycznie pozwolić osiągnąć opisany powyżej cel. Spolaryzowane spiny dziur są uzyskiwane przez sub-pikosekundowe przenoszenie elektronów do akceptorów molekularnych zakotwiczonych na powierzchni, po wzbudzeniu femtosekundowym impulsem laserowym, spolaryzowanym kołowo. Poprzeczne pole magnetyczne indukuje spójną precesję Larmora spinów dziur. Drugi pozarezonansowy impuls femtosekundowy obraca spiny poprzez optyczny efekt Starka, który jest możliwy dzięki wyjątkowo silnemu oddziaływaniu światła z materią perowskitowych kropek kwantowych. Wyniki te reprezentują pełną kontrolę stanu kwantowego spinów pojedynczych dziur w temperaturze pokojowej. Jest to bardzo obiecujące dla skalowalnej i zrównoważonej przyszłości przetwarzania informacji kwantowych opartych na spinach.
„Nasz sukces tutaj jest możliwy dzięki bardzo rzadkiej kombinacji wiedzy z zakresu materiałów, chemii i fizyki” — powiedział profesor Wu. „Wytworzyliśmy silnie i jednorodnie ograniczone kropki kwantowe CsPbBr3 jako unikalny system do badań. A także zidentyfikowaliśmy odpowiednie cząsteczki ligandów powierzchniowych, aby szybko wyodrębnić elektrony poprzez chemię przeniesienia ładunku w celu inicjalizacji wirowania dziur w temperaturze pokojowej. Jednocześnie byliśmy w stanie wykorzystać znaczącą interakcję światło-materia tych QD do przeprowadzenia spójnej manipulacji spinem”.
Źródło: https://phys.org/news/2022-12-coherent-qubits-room-temperature.html
Cool? Ranking DIY
