"Protonenverstrengeling is eerder waargenomen in moleculaire waterstof en speelt een belangrijke rol in verschillende wetenschappelijke disciplines", zegt professor Takahiro Matsumoto. "De verstrengelde toestand werd echter alleen gevonden in gas- of vloeistoffasen. Nu hebben we kwantumverstrengeling op een vast oppervlak gedetecteerd, wat de basis kan leggen voor toekomstige kwantumtechnologieën.”
De verstrengelde toestanden werden gedetecteerd met behulp van de vibratiedynamiek van het oppervlak van nanokristallijn silicium met inelastische neutronenverstrooiingsspectroscopie.
Vergeleken met protonenverstrengeling in moleculaire waterstof, heeft de verstrengeling volgens de universiteit een "enorm energieverschil" tussen zijn toestanden, wat wijst op een lange levensduur en stabiliteit - noodzakelijk voor bruikbare qubits. De stabiliteit is zodanig dat het team spreekt over computers met een miljoen qubits, vergeleken met ~100 vandaag, evenals atoomteleportatie (H1→H4 in diagram).
Het gerapporteerde verschil tussen de spin-singlet-grondtoestand en de spin-triplet-aangeslagen toestand is 113 meV.
"Dit zou een game-changer kunnen zijn in kwantumcomputing met betrekking tot het opslaan, verwerken en overdragen van gegevens", zei Matsumoto.
Het team ging verder met het modelleren van een theoretische cascadeovergang van terahertz-verstrengelde fotonparen met behulp van de protonverstrengeling.
Nagoya City University werkte samen met Chuo University, het Japan Atomic Energy Agency en de Japanese High Energy Accelerator Research Organization (KEK).
Het werk wordt beschreven in 'Quantum protonentanglement on a nanocrystalline silicon surface', gepubliceerd in Physical Review B (betaling vereist voor toegang tot het volledige artikel).