Kuantum teknolojisinde büyük bir ilerleme kaydedildi. Araştırmacılar, magnon adı verilen küçük manyetik dalgaların ömrünü neredeyse 100 kat uzatarak, kuantum bilgisayarların boyutunu azaltmaya bir adım daha yaklaştılar. Bu gelişme, coin büyüklüğünde kuantum bilgisayarların geliştirilmesine önemli bir adım olabilir.
Vienna Üniversitesi'nden Andrii Chumak liderliğindeki uluslararası araştırma ekibi, magnonların ömrünü sadece birkaç hundred nanosaniyeden 18 mikrosaniyeye kadar uzatmayı başardı. Bu advance, ultra-kompakt kuantum bilgisayarların geliştirilmesine önemli bir adım olabilir.
Magnonlar, manyetik katılar içinde hareket eden küçük manyetik dalgalar olarak tanımlanabilir. Bunlar, bir taşın suya atılmasıyla oluşan dalgalar gibi düşünülebilir. Fotonlar gibi boş uzayda veya optik fiberlerde seyahat etmeyen magnonlar, manyetik malzemeler içinde kalırlar.
Magnonların dalga boyları sadece birkaç nanometreye kadar küçülebildiği için, magnon tabanlı devreler alreadya bulunan çiplerden daha küçük olmayabilir. Magnonlar ayrıca fononlar ve fotonlar gibi diğer temel kuaziparçacıklarla doğal olarak etkileşime girerek, hibrit kuantum sistemleri ve kuantum metrolojisi için çekici yapı taşları oluştururlar.
Araştırmacılar, magnonların ömrünü uzatmak için iki önemli tekniği birleştirdiler. İlk olarak, geleneksel uniform magnonlar yerine kısa dalga boyu magnonlar oluşturdular. Bunlar, kristal yüzeyindeki küçük defektlerden daha az etkilenirler. İkincisi, araştırmacılar ultra-saf yttrium demir granat (YIG) kürelerini sadece 30 milikelvinde soğuttular. Bu sıcaklıkta, magnonları yok eden termal prosesler etkili bir şekilde dondurulur.
Sonuçlar, magnon ömrünün sınırlarının fizik yasaları değil, malzemenin saflığı olduğunu gösterdi. Araştırmacılar, farklı saflık seviyelerine sahip üç YIG küresini test etti ve bir model ortaya çıktı. Malzeme ne kadar saf ise, magnonlar o kadar uzun sốngurdu. En az saf örnek bile tüm önceki deneyleri aşarak performans gösterdi.
Bu bulgular, gelecekteki gelişmelerin malzeme bilimindeki ilerlemelere bağlı olacağını gösteriyor. Araştırmacılar daha saf manyetik malzemeler geliştirdikçe, magnon ömrü daha da uzayabilir.
18 mikrosaniye kadar ömre ulaşan magnonlar, güvenilir kuantum hafıza cihazları ve düşük kayıplı iletişim kanalları olarak hareket edebilir. Araştırmacılar, magnonların yüzlerce kubiti ortak bir yol üzerinden bağlayarak, uzun süredir aranan bir "kuantum otobüsü" oluşturabileceğini söylüyor. Ayrıca, farklı kuantum sistemleriyle doğal olarak etkileşime giren magnonlar, evrensel çevirmenler olarak hareket edebilir ve normalde birbirleriyle iletişim kuramayan teknolojilerin birlikte çalışmasını sağlayabilir.
