Proteggere un qubit fragile
I fisici dell'Università di Harvard hanno scoperto che un flusso costante di onde sonore può proteggere un fragile bit quantico, o qubit, dal suo ambiente rumoroso. Il metodo quasi triplica il tempo in cui il qubit può conservare le informazioni.
I qubit sono le unità di base dei computer quantistici. Sono estremamente sensibili a calore, vibrazioni e campi elettromagnetici vaganti. Qualsiasi disturbo può cancellare le informazioni che contengono. Proteggere i qubit dal rumore è uno dei problemi più difficili nell'informatica quantistica e ha limitato per anni le dimensioni e l'affidabilità delle macchine quantistiche.
Come aiuta il suono
Il team di Harvard ha usato un flusso continuo di onde acustiche, in effetti uno scudo sonoro, attorno al qubit. Le onde sonore creano una barriera protettiva che blocca il rumore proveniente dall'ambiente. L'idea si basa su tecniche usate nell'ingegneria meccanica per smorzare le vibrazioni in strumenti sensibili.
I ricercatori hanno testato l'approccio su uno spin di lacuna di silicio nel diamante, un tipo di qubit usato in molti esperimenti quantistici. Con lo scudo sonoro attivo, il qubit ha mantenuto le sue informazioni per quasi tre volte più a lungo rispetto a senza. Il team ha descritto il lavoro in un articolo pubblicato questo mese.
Un percorso verso reti quantistiche basate sul suono
Il risultato apre una strada verso reti quantistiche che usano il suono invece della luce per collegare i chip. Le onde sonore viaggiano lentamente, il che può essere utile per immagazzinare ed elaborare informazioni quantistiche su un chip. Questo è importante per costruire processori più grandi, dove i qubit devono rimanere coerenti abbastanza a lungo per completare calcoli complessi.
Il lavoro supporta anche sistemi quantistici ibridi che combinano diversi tipi di qubit. Ogni tipo di qubit ha punti di forza e debolezza. La protezione basata sul suono potrebbe consentire ai ricercatori di mescolarli senza perdere stabilità.
Il team afferma che l'approccio è ancora in fase di laboratorio. Serve più lavoro per scalarlo a processori quantistici più grandi e per testarlo con altri materiali qubit. Tuttavia, la scoperta dà agli ingegneri quantistici un nuovo strumento per un problema che ha rallentato il campo per anni.