Universidade Estadual de Michigan estende tempo de coerência de qubit de defeito em diamante para 1,27 milissegundos

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa da Universidade Estadual de Michigan (Michigan State University), nos Estados Unidos, demonstrou um qubit baseado em vacância de níquel (NiV⁻) cujo tempo de coerência ultrapassa 1 milissegundo sob controle totalmente óptico.

Este estudo posiciona os defeitos de metais de transição como uma alternativa aos centros de cor de vacância de nitrogênio (NV) e vacância de silício (SiV), combinando memória quântica de longa duração, capacidade de controle óptico e emissão de fótons no infravermelho próximo. Os resultados foram publicados na plataforma de pré-impressão arXiv.

A equipe utilizou técnicas de desacoplamento dinâmico totalmente óptico para estender o tempo de coerência de um único defeito NiV⁻ de 371 nanossegundos para 1,27 milissegundos. Por meio de oscilações de Rabi Raman e interferometria de Ramsey, o qubit pode ser totalmente manipulado e lido por pulsos de luz. Diferentemente de muitas plataformas de hardware quântico, o dispositivo opera a 1,65 Kelvin, sendo compatível com criostatos compactos de ciclo fechado, sem necessidade de criostatos de diluição.

O hardware quântico tradicional baseado em diamante enfrenta um desafio de longa data: combinar uma interface óptica eficiente com um tempo de coerência suficientemente longo para suportar memórias quânticas práticas e sistemas quânticos em rede. Os pesquisadores afirmam que a coerência do estado fundamental protegida por spin-órbita em defeitos de vacância de níquel, juntamente com a emissão de fótons no infravermelho próximo, pode torná-los adequados para futuras arquiteturas de computação quântica distribuída e redes quânticas.

Os pesquisadores também destacam que ainda há muito trabalho a ser feito antes que esta plataforma possa ser implantada em sistemas de grande escala. O estudo atual envolve um único defeito de vacância de níquel operando em condições criogênicas. Para se aproximar do tempo de coerência teoricamente previsto de cerca de 30 milissegundos, será necessário melhorar ainda mais a pureza do material e realizar engenharia isotópica. Trabalhos futuros focarão na criação e controle confiáveis de múltiplos defeitos de vacância de níquel, um passo essencial para dispositivos quânticos escaláveis e sistemas quânticos em rede.