Ein fragiles Qubit abschirmen
Physiker der Harvard University haben herausgefunden, dass ein stetiger Strom von Schallwellen ein fragiles Quantenbit, oder Qubit, vor seiner eigenen lauten Umgebung abschirmen kann. Die Methode verdreifacht fast die Zeit, die das Qubit Informationen halten kann.
Qubits sind die Grundeinheiten von Quantencomputern. Sie sind extrem empfindlich gegenüber Hitze, Vibration und Streufeldern. Jede Störung kann die Informationen, die sie halten, löschen. Qubits vor Rauschen zu schützen, ist eines der schwierigsten Probleme im Quantencomputing und hat die Größe und Zuverlässigkeit von Quantenmaschinen seit Jahren begrenzt.
Wie Schall hilft
Das Harvard-Team verwendete einen kontinuierlichen Strom akustischer Wellen, praktisch einen Schallschild, um das Qubit. Die Schallwellen erzeugen eine Schutzbarriere, die Rauschen aus der Umgebung blockiert. Die Idee greift auf Techniken aus dem Maschinenbau zurück, um Vibrationen in empfindlichen Instrumenten zu dämpfen.
Die Forscher testeten den Ansatz an einem Silizium-Fehlstellen-Spin in Diamant, einer Art Qubit, das in vielen Quantenexperimenten verwendet wird. Mit eingeschaltetem Schallschild behielt das Qubit seine Informationen fast dreimal länger als ohne. Das Team beschrieb die Arbeit in einem diesen Monat veröffentlichten Papier.
Ein Weg zu schallbasierten Quantennetzwerken
Das Ergebnis eröffnet einen Weg zu Quantennetzwerken, die Schall statt Licht verwenden, um Chips zu verbinden. Schallwellen bewegen sich langsam, was für die Speicherung und Verarbeitung von Quanteninformationen auf einem Chip nützlich sein kann. Dies ist wichtig für den Bau größerer Prozessoren, bei denen Qubits lange genug kohärent bleiben müssen, um komplexe Berechnungen abzuschließen.
Die Arbeit unterstützt auch hybride Quantensysteme, die verschiedene Arten von Qubits kombinieren. Jeder Qubit-Typ hat Stärken und Schwächen. Schallbasierter Schutz könnte Forschern ermöglichen, sie zu mischen, ohne die Stabilität zu verlieren.
Das Team sagt, der Ansatz befinde sich noch im Laborstadium. Weitere Arbeit ist nötig, um ihn auf größere Quantenprozessoren zu skalieren und mit anderen Qubit-Materialien zu testen. Dennoch gibt das Ergebnis Quanteningenieurs einen neuen Werkzeug für ein Problem, das das Feld seit Jahren verlangsamt hat.