„Protonenverschränkung wurde bereits in molekularem Wasserstoff beobachtet und spielt eine wichtige Rolle in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Disziplinen“, sagt Professor Takahiro Matsumoto. „Der verschränkte Zustand wurde jedoch nur in Gas- oder Flüssigphasen gefunden. Jetzt haben wir eine Quantenverschränkung auf einer festen Oberfläche entdeckt, die den Grundstein für zukünftige Quantentechnologien legen kann.“
Die verschränkten Zustände wurden unter Verwendung der Oberflächenschwingungsdynamik von nanokristallinem Silizium mit inelastischer Neutronenstreuungsspektroskopie nachgewiesen.
Im Vergleich zur Protonenverschränkung in molekularem Wasserstoff weist die Verschränkung laut Universität einen „massiven Energieunterschied“ zwischen ihren Zuständen auf, was auf eine lange Lebensdauer und Stabilität hindeutet – notwendig für nutzbare Qubits. Die Stabilität ist so groß, dass das Team von Computern mit einer Million Qubits spricht, verglichen mit ~100 heute, sowie von Atomteleportation (H1→H4 in Diagramm).
Der berichtete Unterschied zwischen dem Spin-Singulett-Grundzustand und dem angeregten Spin-Triplett-Zustand beträgt 113 meV.
„Dies könnte das Quantencomputing in Bezug auf das Speichern, Verarbeiten und Übertragen von Daten grundlegend verändern“, sagte Matsumoto.
Das Team fuhr fort, einen theoretischen Kaskadenübergang von Terahertz-verschränkten Photonenpaaren unter Verwendung der Protonenverschränkung zu modellieren.
Die Nagoya City University arbeitete mit der Chuo University, der Japan Atomic Energy Agency und der Japanese High Energy Accelerator Research Organization (KEK) zusammen.
Die Arbeit ist in 'Quantum proton verschränkung auf einer nanokristallinen Siliziumoberfläche' beschrieben, veröffentlicht in Physical Review B (für den Zugang zum vollständigen Papier ist eine Zahlung erforderlich).