하버드 존 A. 폴슨 공학 및 응용 과학 대학원의 물리학자들이 양자 정보를 보호하는 새로운 방법을 찾았다. 바로 소리로 차폐하는 것이다. 꾸준한 음파 흐름은 취약한 양자 비트(큐비트)를 주변 소음으로부터 안전하게 보호하여 데이터를 보유하는 시간을 거의 3배로 늘릴 수 있다.
큐비트가 메모리를 잃는 이유
큐비트는 미래 양자 컴퓨터의 구성 요소다. 그들은 방해받기 쉬운 미묘한 양자 상태에 정보를 저장한다. 열, 표유 전자기장 및 일상적인 진동은 모두 큐비트가 데이터를 빠르게 잃게 만든다. 이는 결맞음(디코히런스)으로 알려진 문제다. 계산을 실행할 수 있을 만큼 큐비트를 안정적으로 유지하는 것은 이 분야에서 가장 어려운 과제 중 하나다.
취약한 양자 상태를 위한 소리 차폐
하버드 팀은 다른 접근 방식을 취했다. 소음을 차단하려고 시도하는 대신 기계적 진동(음파)을 사용하여 큐비트를 "장식"하고 주변 환경으로부터 보호했다. Nature Physics에 보고된 실험에서 음파 차폐는 큐비트가 정보를 보유하는 시간을 거의 3배로 늘렸다.
관련 시연에서 코넬 대학 그룹은 다이아몬드의 실리콘-공극 스핀에 전 기계적 결맞음 보호를 적용했다. 보호가 전기적이 아닌 기계적이기 때문에 양자 시스템을 자주 방해하는 전자기 간섭을 피한다. 음파는 칩에서 라우팅될 수도 있어 실제 장치에 실용적이다.
다음 단계
이 결과는 칩에 구축된 음파 기반 양자 네트워크와 한 장치에 여러 유형의 양자 기술을 결합한 하이브리드 시스템을 가리킨다. 연구원들은 이 방법이 기존의 많은 보호 체계보다 간단하고 결합될 수 있다고 말한다. 안정적인 양자 컴퓨터를 구축하는 데는 여전히 수년이 걸리지만, 음파 차폐 큐비트는 그 길에서 또 하나의 장애물을 제거한다.
음파 기반 보호는 또한 실용적인 이점이 있다. 음향 신호는 칩의 작은 채널을 따라 안내될 수 있으므로 오늘날 마이크로일렉트로닉스에 사용되는 것과 동일한 제조 기술을 양자 장치에 적용할 수 있다. 하버드와 코넬 팀은 다음 단계로 소음과 간섭이 배가되는 더 큰 큐비트 배열에서 이 접근 방식을 테스트하는 것이라고 말한다.