Hauraan kubitin suojaaminen
Harvardin yliopiston fyysikot ovat löytäneet, että tasainen ääniaaltojen virta voi suojata hauraan kvanttibitin eli kubitin sen omalta kohisevalta ympäristöltä. Menetelmä lähes kolminkertaistaa ajan, jonka kubitti voi säilyttää tietoa.
Kubitit ovat kvanttitietokoneiden perusyksiköitä. Ne ovat erittäin herkkiä lämmölle, tärinälle ja hajaelektromagneettisille kentille. Mikä tahansa häiriö voi pyyhkiä niiden sisältämän tiedon. Kubittien suojaaminen kohinalta on yksi kvanttilaskennan vaikeimmista ongelmista, ja se on rajoittanut kvanttikoneiden kokoa ja luotettavuutta vuosia.
Miten ääni auttaa
Harvardin tiimi käytti jatkuvaa akustisten aaltojen virtaa, käytännössä äänisuojan, kubitin ympärillä. Ääniaallot luovat suojaavan esteen, joka estää ympäristöstä tulevan kohinan. Ajatus perustuu mekaanisessa suunnittelussa käytettyihin tekniikoihin tärinän vaimentamiseksi herkissä instrumenteissa.
Tutkijat testasivat lähestymistapaa timantin piityhjiöspinillä, eräänlaisella kubitilla, jota käytetään monissa kvanttikokeissa. Äänisuojan ollessa päällä kubitti säilytti tietonsa lähes kolme kertaa pidempään kuin ilman sitä. Tiimi kuvasi työn tässä kuussa julkaistussa paperissa.
Polku äänipohjaisiin kvanttiverkkoihin
Tulos avaa reitin kohti kvanttiverkkoja, jotka käyttävät ääntä valon sijaan sirujen yhdistämiseen. Ääniaallot kulkevat hitaasti, mikä voi olla hyödyllistä kvanttitiedon tallentamisessa ja käsittelyssä sirulla. Tämä on tärkeää suurempien prosessorien rakentamisessa, joissa kubittien on pysyttävä koherentteina riittävän kauan monimutkaisten laskelmien suorittamiseen.
Työ tukee myös hybridikvanttijärjestelmiä, jotka yhdistävät erilaisia kubittityyppejä. Jokaisella kubittityypillä on vahvuuksia ja heikkouksia. Äänipohjainen suojaus voisi antaa tutkijoille mahdollisuuden sekoittaa niitä menettämättä vakautta.
Tiimi sanoo, että lähestymistapa on vielä laboratoriovaiheessa. Lisää työtä tarvitaan sen skaalaamiseksi suurempiin kvanttiprosessoreihin ja testaamiseksi muilla kubittimateriaaleilla. Siitä huolimatta löytö antaa kvantti-insinööreille uuden työkalun ongelmaan, joka on hidastanut alaa vuosia.