Các nhà vật lý tại đại học Vienna (Áo) vừa đạt được bước tiến chấn động khi kéo dài tuổi thọ của hạt magnon lên gấp 100 lần so với trước đây. Magnon từ lâu đã cho thấy tiềm năng to lớn đối với công nghệ lượng tử nhưng bị giới hạn bởi việc biến mất gần như ngay sau khi vừa hình thành. Nghiên cứu mới do chuyên gia Andrii Chumak dẫn đầu đã nâng thời gian tồn tại của chúng từ vài trăm nano giây lên tới 18 micro giây và được công bố trên tạp chí Science Advances.
Hình minh họa máy tính lượng tử.
Thành công này mở ra cơ hội lớn giúp hiện thực hóa các dòng máy tính lượng tử cực kỳ nhỏ gọn trong tương lai với kích thước chỉ bằng một đồng xu. Khác với photon di chuyển trong không gian, magnon di chuyển trong chất rắn từ tính với bước sóng có thể thu nhỏ xuống quy mô nanomet. Ở khung thời gian 18 micro giây mới, chúng không còn là tín hiệu thoáng qua mà trở thành vật mang thông tin bền vững, đóng vai trò như các qubit siêu dẫn hiện nay.
Để đạt được kỷ lục này, nhóm nghiên cứu đã kết hợp sử dụng magnon bước sóng ngắn nhằm hạn chế ảnh hưởng từ các khuyết tật tinh thể. Đồng thời, các quả cầu ngọc bích sắt yttrium cực tinh khiết được làm lạnh trong máy làm lạnh tầng hỗn hợp xuống mức 30 millikelvin nhằm đóng băng các quá trình nhiệt phá hủy. Kết quả thử nghiệm khẳng định giới hạn tồn tại của hạt không phụ thuộc vào quy luật tự nhiên mà do tạp chất, mở ra con đường tối ưu bằng cách cải tiến vật liệu.
Máy tính lượng tử tương lai có kích thước vỏn vẹn bằng đồng xu.
Với tuổi thọ siêu dài, magnon có thể chuyển đổi thành các bộ nhớ lượng tử bền bỉ và tạo ra một "xe buýt lượng tử" kết nối hàng trăm qubit lại với nhau. Chúng còn đóng vai trò như những thông dịch viên vạn năng trong các kiến trúc lượng tử lai để liên kết nhiều hệ thống công nghệ vốn rất khó kết nối. Nghiên cứu mang tính bước ngoặt này được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Áo (FWF) và Quỹ Nghiên cứu Đức (DFG).
An An - TechSciDaily
