Их отчет опубликован в текущем номере журнала Nature.«Часто одиночный атом, прикрепленный к подложке, настолько чувствителен, что его магнитная ориентация остается стабильной только в течение долей микросекунды (200 наносекунд)», — объясняет Вульф Вульфхекель из Технологического института Карлсруэ (KIT). Вместе с коллегами из Галле ему теперь удалось продлить этот период примерно с миллиарда раз до нескольких минут. «Это не только открывает возможность создания более компактной компьютерной памяти, но также может стать основой для установки квантовых компьютеров», — говорит Вульфхекель. Квантовые компьютеры основаны на квантово-физических свойствах атомных систем.
По крайней мере, теоретически их скорость может превосходить скорость классических компьютеров в несколько раз.В своем эксперименте исследователи поместили единственный атом гольмия на платиновую подложку. При температурах, близких к абсолютному нулю, то есть примерно при 1 градусе Кельвина, они измерили магнитную ориентацию атома с помощью тонкого наконечника сканирующего туннельного микроскопа.
Магнитное вращение изменилось примерно через 10 минут. «Следовательно, магнитный спин системы стабилен в течение периода, который примерно в миллиард раз больше, чем у сопоставимых атомных систем», — подчеркивает Вульфхекель. Для эксперимента использовался новый сканирующий туннельный микроскоп KIT. Благодаря специальной системе охлаждения для диапазона температур, близких к абсолютному нулю, он практически не подвержен вибрации и позволяет проводить измерения в течение длительного времени.«Чтобы стабилизировать магнитный момент на более длительные периоды времени, мы подавили воздействие окружающей среды на атом», — объясняет Артур Эрнст из Института физики микроструктуры им.
Макса Планка. Он провел теоретические расчеты для эксперимента. Обычно электроны подложки и атома взаимодействуют квантово-механически и дестабилизируют спин атома в течение микросекунд или даже быстрее.
При использовании гольмия и платины при низких температурах мешающие взаимодействия исключаются из-за свойств симметрии квантовой системы. «В принципе, гольмий и платина невидимы друг для друга в том, что касается спинового рассеяния», — говорит Эрнст. Теперь можно настроить спин гольмия и записать информацию с помощью внешних магнитных полей.
Это было бы предпосылкой для разработки компактных запоминающих устройств данных или квантовых компьютеров.