Магноны с рекордным временем жизни могут сделать квантовые компьютеры размером с монету
Исследователи из Университета Вены сообщили о прорыве, который может радикально изменить облик квантовых компьютеров: им удалось увеличить время жизни особых носителей квантовой информации — магнонов — почти в сто раз по сравнению с предыдущим рекордом. Работа опубликована в журнале Science Advances.
Что такое магноны и в чём их потенциал
Магноны — это кванты волн намагниченности в магнитных материалах. Когда кристаллическая решётка намагниченного вещества совершает согласованные колебания, можно думать об этом коллективном движении как о частицах — магнонах. В отличие от фотонов, которые движутся в свободном пространстве или по оптоволокну, магноны распространяются внутри твёрдых магнитных материалов.
Это создаёт уникальное преимущество: длина волны магнонов может уменьшаться до нанометрового масштаба, а значит, магнонные схемы теоретически можно создавать на чипах, по размеру не превышающих современные микрочипы смартфонов. Фактически, сверхкомпактный квантовый компьютер размером с монету в один цент — это не метафора, а инженерная перспектива.
Помимо этого, магноны легко взаимодействуют с другими квантовыми объектами — фотонами и фононами — что делает их удобными строительными блоками для гибридных квантовых систем.
Рекордное время жизни и как его достигли
Главным препятствием оставалась крайняя кратковременность существования магнонов. Предыдущие эксперименты демонстрировали максимум несколько сотен наносекунд — слишком мало для надёжного хранения и передачи квантовой информации.
Команда под руководством профессора Андрия Чумака применила два подхода одновременно:
— Вместо стандартных длинноволновых магнонов использовались коротковолновые, менее чувствительные к дефектам кристаллической поверхности — Сферы из иттриевого феррита граната (YIG) — материала с чрезвычайно низкими потерями — охлаждались в криостате до 30 милликельвин, то есть до температуры, в десятки тысяч раз ниже комнатной
В результате удалось зафиксировать время жизни магнонов до 18 микросекунд — почти в 100 раз дольше любого ранее измеренного значения. При таком времени жизни магнон превращается из мимолётного сигнала в надёжный носитель квантовой информации, сопоставимый по стабильности со сверхпроводящими кубитами, используемыми в ведущих квантовых процессорах.
Что это означает для квантовых технологий
Важный вывод исследования: достигнутый предел времени жизни определяется не фундаментальными законами физики, а качеством материала. Это указывает на ясный путь к ещё более долгоживущим магнонам по мере совершенствования технологии выращивания кристаллов.
Читайте также по теме: квантовых алгоритмах в медицине.
Потенциальные применения магнонных технологий включают компактные квантовые процессоры, квантовые сенсоры высокой точности и гибридные системы, где магноны играют роль «переводчика» между разными квантовыми платформами. В 2026 году квантовые вычисления переживают период стремительного развития: ведущие технологические компании инвестируют миллиарды в масштабирование кубитных систем, и продление времени жизни квантовых состояний в твёрдотельных материалах остаётся одним из ключевых инженерных вызовов.
