В новых опытах использовалась кремниевая пластина размером 1×1 мм2, содержащая около 1010 атомов донорной примеси 31P. Образец был соединён с источником тока и осциллографом и находился в охлаждаемом до 3,2 К контейнере.
Рис. 1. Кремниевый образец (фото C. Dane McCamey / University of Utah).
Сначала учёные задавали единое спиновое состояние электронов фосфора, включая внешнее магнитное поле с индукцией в 8,59 Тл. Затем устанавливали требуемое направление спинов, используя импульсы электромагнитного излучения с частотами, близкими к терагерцевым, и «передавали» эти данные ядрам фосфора с помощью радиоизлучения. Здесь информация хранилась в течение 100 и более секунд; определённое по результатам измерений среднее значение оказалось равно 112 с.
Считывание шло в обратном направлении (то есть на первом этапе применялись радиоволны, а потом — терагерцевое излучение), причём отличие состояния «1» от состояния «0» выражалось вариацией электрического тока. В процессе хранения эту операцию можно повторять многократно, не опасаясь за сохранность данных.
В будущем учёные планируют уменьшить число задействованных в эксперименте ядер. Дело в том, что методика, предполагающая считывание «коллективных» спинов, подошла бы для классических компьютеров, но использовать её на практике невозможно: требуются мощные магнитные поля и чрезвычайно низкая температура. В случае квантовых компьютеров такие требования не выглядят невыполнимыми, но элементами памяти здесь должны быть отдельные ядра.
Полная версия отчёта опубликована в статье:
D. R. McCamey, J. Van Tol, G. W. Morley and C. Boehme Electronic Spin Storage in an Electrically Readable Nuclear Spin Memory with a Lifetime >100 Seconds. – Science 17 December 2010: Vol. 330 no. 6011 pp. 1652–1656 DOI: 10.1126/science.1197931.
