ハーバード大学ジョン・A・ポールソン工学応用科学大学院の物理学者らは、量子情報を保護する新しい方法を発見した。それは音で保護するというものだ。安定した音波の流れは、脆弱な量子ビット（キュービット）を周囲のノイズから守り、データ保持時間を約3倍に延ばすことができる。
量子ビットがメモリを失う理由
量子ビットは将来の量子コンピュータの構成要素である。それらは乱されやすい繊細な量子状態に情報を格納する。熱、迷走電磁場、日常的な振動はすべて、量子ビットがデータを急速に失う原因となる。これはデコヒーレンスとして知られる問題だ。計算を実行するのに十分な時間、量子ビットを安定に保つことは、この分野で最も困難な課題の一つである。
脆弱な量子状態のための音のシールド
ハーバード大学チームは異なるアプローチを取った。ノイズを遮断しようとする代わりに、機械的振動（音波）を使用して量子ビットを「ドレスアップ」し、周囲から保護した。Nature Physicsに報告された実験では、音のシールドにより量子ビットが情報を保持する時間が約3倍に延びた。
関連するデモンストレーションでは、コーネル大学のグループがダイヤモンド中のシリコン空孔スピンに全機械的コヒーレンス保護を適用した。保護が電気的ではなく機械的であるため、量子システムをしばしば妨害する電磁干渉を回避できる。音波はチップ上でルーティングすることもでき、この方法は実用的なデバイスに適している。
今後の展開
この結果は、チップ上に構築された音ベースの量子ネットワークと、複数のタイプの量子技術を1つのデバイスに組み合わせたハイブリッドシステムを指し示している。研究者らは、この方法は既存の多くの保護スキームよりも単純で、それらと組み合わせることができると述べている。信頼性の高い量子コンピュータの構築にはまだ数年かかるが、音で保護された量子ビットはその道のりの障害を一つ取り除く。
音ベースの保護には実用的な利点もある。音響信号はチップ上の微細なチャネルに沿って導くことができるため、今日のマイクロエレクトロニクスに使用されているのと同じ製造技術を量子デバイスに適応させることができる。ハーバード大学とコーネル大学のチームは、ノイズと干渉が増大するより大規模な量子ビットアレイでこのアプローチをテストすることが次のステップだと述べている。