I fisici della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences hanno trovato un nuovo modo per proteggere le informazioni quantistiche: schermarle con il suono. Un flusso costante di onde sonore può mantenere un fragile bit quantistico, o qubit, al sicuro dal rumore circostante, quasi triplicando il tempo in cui conserva i suoi dati.
Perché i qubit perdono la memoria
I qubit sono i mattoni dei futuri computer quantistici. Immagazzinano informazioni in delicati stati quantistici facili da disturbare. Calore, campi elettromagnetici vaganti e vibrazioni quotidiane causano tutti una rapida perdita di dati nei qubit, un problema noto come decoerenza. Mantenere un qubit stabile abbastanza a lungo per eseguire calcoli è una delle sfide più difficili nel campo.
Uno scudo sonoro per stati quantistici fragili
Il team di Harvard ha adottato un approccio diverso. Invece di cercare di bloccare il rumore, hanno usato vibrazioni meccaniche, onde sonore, per "vestire" il qubit e proteggerlo dall'ambiente circostante. Negli esperimenti riportati su Nature Physics, lo scudo sonoro ha quasi triplicato il tempo in cui il qubit conservava le informazioni.
In una dimostrazione correlata, un gruppo della Cornell ha applicato la protezione di coerenza completamente meccanica a uno spin di lacuna di silicio nel diamante. Poiché la protezione è meccanica piuttosto che elettrica, evita l'interferenza elettromagnetica che spesso disturba i sistemi quantistici. Le onde sonore possono anche essere instradate su chip, il che rende il metodo pratico per dispositivi reali.
Cosa succede dopo
I risultati indicano reti quantistiche basate sul suono costruite su chip e sistemi ibridi che combinano diversi tipi di tecnologia quantistica in un unico dispositivo. I ricercatori affermano che il metodo è più semplice di molti schemi di protezione esistenti e potrebbe essere combinato con essi. Costruire computer quantistici affidabili richiederà ancora anni, ma i qubit schermati dal suono rimuovono un altro ostacolo sulla strada.
La protezione basata sul suono ha anche un vantaggio pratico: i segnali acustici possono essere guidati lungo minuscoli canali su un chip, quindi la stessa tecnologia di produzione usata per la microelettronica odierna può essere adattata per dispositivi quantistici. I team di Harvard e Cornell affermano che il prossimo passo è testare l'approccio in array più grandi di qubit, dove rumore e interferenza si moltiplicano.