Een kwetsbare qubit beschermen
Natuurkundigen aan de Harvard-universiteit hebben ontdekt dat een gestage stroom geluidsgolven een kwetsbare quantum bit, of qubit, kan beschermen tegen zijn eigen ruizige omgeving. De methode verdrievoudigt bijna de tijd dat de qubit informatie kan vasthouden.
Qubits zijn de basiseenheden van quantumcomputers. Ze zijn extreem gevoelig voor hitte, trillingen en verdwaalde elektromagnetische velden. Elke verstoring kan de informatie die ze bevatten wissen. Het beschermen van qubits tegen ruis is een van de moeilijkste problemen in quantumcomputing en heeft jarenlang de omvang en betrouwbaarheid van quantummachines beperkt.
Hoe geluid helpt
Het Harvard-team gebruikte een continue stroom akoestische golven, feitelijk een geluidsschild, rond de qubit. De geluidsgolven creëren een beschermende barrière die ruis uit de omgeving blokkeert. Het idee put uit technieken die in de mechanische techniek worden gebruikt om trillingen in gevoelige instrumenten te dempen.
De onderzoekers testten de aanpak op een silicium-vacature spin in diamant, een type qubit dat in veel quantummexperimenten wordt gebruikt. Met het geluidsschild aan, behield de qubit zijn informatie bijna drie keer langer dan zonder. Het team beschreef het werk in een paper dat deze maand is uitgebracht.
Een pad naar op geluid gebaseerde quantumnetwerken
Het resultaat opent een route naar quantumnetwerken die geluid in plaats van licht gebruiken om chips te koppelen. Geluidsgolven reizen langzaam, wat nuttig kan zijn voor het opslaan en verwerken van quantuminformatie op een chip. Dit is belangrijk voor het bouwen van grotere processors, waar qubits coherent genoeg moeten blijven om complexe berekeningen af te ronden.
Het werk ondersteunt ook hybride quantumsystemen die verschillende soorten qubits combineren. Elk qubittype heeft sterke en zwakke punten. Op geluid gebaseerde bescherming zou onderzoekers in staat kunnen stellen ze te mengen zonder stabiliteit te verliezen.
Het team zegt dat de aanpak nog in het laboratoriumstadium is. Er is meer werk nodig om het op te schalen naar grotere quantumprocessors en om het te testen met andere qubitmaterialen. Toch geeft de bevinding quantumingenieurs een nieuw hulpmiddel voor een probleem dat het veld jarenlang heeft vertraagd.