Magyar sikerek a kvantuminformatika élvonalában

A kvantummemória használatában előrelépést jelentő eredményeikről a tudósok – közöttük Gali &Aacutedám, az MTA doktora és kutatócsoportjának egyik tagja, Bodrog Zoltán posztdoktor – a rangos Nature Nanotechnology folyóiratban megjelent közleményben számoltak be.

“A kvantumoptika, a kvantuminformatika, az anyagtudomány és az elméleti fizika metszéspontjában végzett kutatásokról van szó, amelyek a Harvard Egyetem, a Stuttgarti Egyetem, az Ausztrál Nemzeti Egyetem, valamint az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Szilárdtestfizikai és Optikai Intézet kutatóinak együttmíködésében valósultak meg. Mesterségesen előállított gyémánt nanohuzalokban olyan eddig ismeretlen színcentrumot, a látható fény spektrumának egy részét elnyelő kristályszerkezeti hibát fedeztünk fel, amely szobahőmérsékleten tesz lehetővé kvantumbitmíveleteket” – ismertette kutatásaik lényegét Gali &Aacutedám. A fizikus 2010-ben alakíthatott önálló kutatócsoportot a Magyar Tudományos Akadémia kiválósági programjának köszönhetően. Az ennek keretében folytatott kutatás egyik ága a kristályokban megvalósítható kvantumbitek felfedezése, illetve a már ismert kvantumbitek fejlesztése.
“A kvantumbitek a jövőbeli kvantumszámítógépek alapjai. Míködésük a kvantumbitek vezérlésén alapul, aminek végrehajtása rendkívül nehéz feladat. Az eddigi legsikeresebb szilárdtestbeli kvantumbit az ún. nitrogénvakancia-színcentrum a gyémántban, amelyet egyedülálló módon szobahőmérsékleten lehet manipulálni. Ugyanakkor érdemes új, hatékonyabb megoldásokat is keresni. Ilyennek ígérkezik a szilárd testben felfedezett második, szobahőmérsékleten optikai módszerekkel egyedileg manipulálható színcentrum, amelyben a kvantumbit megvalósítását a benne lévő elektronok és a gyémántban fellelhető szén-13 izotóp kölcsönhatásai adják. Az újonnan felfedezett színcentrum nagy előnye, hogy ebben a kvantuminformációt nagyságrendekkel hosszabb időn át lehet tárolni, mint a nitrogénvakancia-centrumban” – fejtette ki a fizikus.
A kutatási együttmíködést vázolva Gali &Aacutedám elmondta, hogy a különleges anyagot, a 200 nanométer átmérőjí, 100 mikrométer hosszúságú gyémánt nanohuzalokat a Harvard Egyetem fizikusai hozták létre, a stuttgarti kutatók biztosították a míszert, amellyel az egyedi színcentrumok kimutathatók. A kutatók az új színcentrum szimmetriatulajdonságai alapján értelmezték az eredményeket, bizonyítva, hogy valóban kvantumbitmívelet történt, a kísérleti eredmények analízisében pedig a canberrai Ausztrál Nemzeti Egyetem munkatársai is részt vettek. Gali &Aacutedám csoportja a továbbiakban az új színcentrum kémiai összetételének meghatározásán dolgozik.
“Eredményeink révén egy újabb lépéssel kerültünk közelebb a kvantumszámítógép megalkotásához, ezen belül esetünkben a kvantummemória használatához” – összegezte Gali &Aacutedám.