Команда Технического университета Делфта впервые в реальном времени наблюдала, как ядерный спин отдельного атома переключается между квантовыми состояниями, добившись одноимпульсного считывания состояния через электронную оболочку с помощью сканирующего туннельного микроскопа (STM) и электронного спин-резонанса (ESR). Наблюдалась уникальная стабильность ядерного спина на масштабах порядка 5 секунд, что открывает путь к атомарному квантовому сенсингу и управлению на поверхности твердого тела.

Исследователи использовали STM/ESR-подход, при котором прямое состояние ядра считывается косвенно — по влиянию сверхтонкого (hyperfine) взаимодействия на электронный спин и туннельный ток, давая «ступенчатые» переключения в реальном времени. На одиночном атоме изотопа 49Ti на подложке MgO/Ag реализован быстрый импульсный режим, где скорость измерения превышает скорость естественного флипа ядра, что обеспечило одноимпульсное чтение без усреднения; характерное время стабильности ядерного спина составило около 5 с, тогда как электронный спин релаксирует примерно за 100 нс.

Значимость результата в том, что продолжительное время жизни ядерного спина на поверхности создают ресурс для долговременной памяти и высокочувствительных сенсоров на атомном масштабе, где ядерные спины выступают более «тихими» кубитами по сравнению с электронными. Достижение одноимпульсного чтения — ключевой рубеж: считывание быстрее релаксации открывает возможность протоколов обратной связи и управляемых последовательностей без статистического усреднения, что критично для поверхностной квантовой метрологии, сенсоров и симуляторов.

Японские физики из Университета Осаки объявили об открытии нового состояния квантовой материи. В ходе исследования они обнаружили в материале CeRhSn (церий-родий-олово) тяжёлые фермионы (тяжелые электроны), которые демонстрируют устойчивую квантовую запутанность при высоких температурах, что может ускорить создание нового поколения квантовых компьютеров.

Исследовательская группа под руководством доктора Шин-ичи Кимуры наблюдала, как электроны в сплаве церия, родия и олова взаимодействуют с магнитными полями, эффективно увеличивая свою массу в сотни раз.

Эти «тяжелые» частицы оказались связаны квантовой запутанностью — ключевым ресурсом для квантовых вычислений. Уникальность открытия заключается в том, что этот эффект сохраняется при температурах, близких к комнатной, в то время как большинство существующих квантовых систем требуют охлаждения до абсолютного нуля.

Это открытие решает одну из главных инженерных проблем на пути к созданию практичных квантовых устройств, упрощая их конструкцию и снижая стоимость. Стабильная при высоких температурах запутанность открывает дорогу к разработке более надежных и масштабируемых квантовых процессоров, которые смогут решать задачи, недоступные классическим суперкомпьютерам.

Комментарий редакции: Хотя технология находится на ранней стадии и требует дальнейших исследований, работа японских ученых закладывает фундаментальную основу для будущих инноваций в области квантовых технологий и материаловедения.

Канадская компания D-Wave Systems объявила о достижении «квантового превосходства» на практически значимой задаче. Их новейший квантовый компьютер Advantage2 смог за считанные минуты выполнить сложную симуляцию магнитного материала — задачу, которая, по оценкам, заняла бы у самых мощных классических суперкомпьютеров миллионы лет.

Прорыв был достигнут при моделировании поведения так называемого «спинового стекла» — экзотического магнитного состояния вещества. Эта задача имеет прямое отношение к разработке новых материалов, созданию лекарств и оптимизации сложных систем. Используя метод квантового отжига, процессор D-Wave с более чем 5000 кубитов смог найти решение, точность которого недоступна для классических алгоритмов при таком масштабе. По расчетам исследователей, для достижения аналогичного результата суперкомпьютеру Frontier потребовалась бы энергия, превышающая годовое мировое потребление.

Редакция канала считает, что оценка времени для классических компьютеров преувеличена, и с помощью более совершенных алгоритмов они могли бы справиться с задачей быстрее. Квантовый отжиг — это специализированный метод, который подходит не для всех типов вычислений, в отличие от универсальных квантовых компьютеров, разработкой которых занимаются Google и IBM.

Тем не менее, это событие является важной вехой в развитии квантовых технологий. Впервые продемонстрировано, что квантовое устройство способно не просто конкурировать, а превосходить лучшие классические системы при решении реальной, а не сугубо академической проблемы. Это открывает путь к практическому применению квантовых вычислений в науке и промышленности уже в ближайшие годы.