“Keterjeratan proton sebelumnya telah diamati dalam molekul hidrogen dan memainkan peran penting dalam berbagai disiplin ilmu,” kata Profesor Takahiro Matsumoto. “Namun, keadaan terjerat hanya ditemukan dalam fase gas atau cair. Sekarang, kami telah mendeteksi keterjeratan kuantum pada permukaan padat, yang dapat meletakkan dasar bagi teknologi kuantum masa depan.”
Keadaan terjerat dideteksi menggunakan dinamika getaran permukaan silikon nano-kristal dengan spektroskopi hamburan neutron inelastis.
Dibandingkan dengan keterjeratan proton dalam molekul hidrogen, keterjeratan tersebut memiliki “perbedaan energi yang sangat besar” antara keadaannya, menurut universitas, menunjukkan umur panjang dan stabilitas – yang diperlukan untuk qubit yang dapat digunakan. Stabilitas sedemikian rupa, sehingga tim berbicara tentang komputer dengan satu juta qubit, bandingkan dengan ~100 hari ini, serta teleportasi atom (H1→H4 di diagram).
Perbedaan yang dilaporkan antara keadaan dasar spin singlet dan keadaan tereksitasi spin triplet adalah 113meV.
“Ini bisa menjadi pengubah permainan dalam komputasi kuantum terkait dengan penyimpanan, pemrosesan, dan transfer data,” kata Matsumoto.
Tim melanjutkan untuk memodelkan transisi kaskade teoretis dari pasangan foton terjerat terahertz menggunakan belitan proton.
Universitas Kota Nagoya bekerja sama dengan Universitas Chuo, Badan Energi Atom Jepang, dan Organisasi Penelitian Akselerator Energi Tinggi Jepang (KEK).
Pekerjaan ini dijelaskan dalam 'belitan proton kuantum pada permukaan silikon nanokristalin', diterbitkan dalam Tinjauan Fisik B (pembayaran diperlukan untuk akses ke makalah lengkap).