Ochrona kruchego kubitu
Fizycy z Uniwersytetu Harvarda odkryli, że stały strumień fal dźwiękowych może chronić kruchy kubit przed hałaśliwym otoczeniem. Metoda prawie trzykrotnie wydłuża czas, przez jaki kubit może przechowywać informację.
Kubity to podstawowe jednostki komputerów kwantowych. Są niezwykle wrażliwe na ciepło, wibracje i przypadkowe pola elektromagnetyczne. Każde zakłócenie może wymazać przechowywane w nich informacje. Ochrona kubitów przed szumem to jeden z najtrudniejszych problemów w obliczeniach kwantowych, który od lat ogranicza rozmiar i niezawodność maszyn kwantowych.
Jak pomaga dźwięk
Zespół z Harvardu użył ciągłego strumienia fal akustycznych, tworząc w efekcie dźwiękową tarczę wokół kubitu. Fale dźwiękowe tworzą barierę ochronną, która blokuje szum dochodzący z otoczenia. Pomysł opiera się na technikach stosowanych w inżynierii mechanicznej do tłumienia wibracji w czułych instrumentach.
Naukowcy przetestowali podejście na spinie krzem-wakancja w diamencie, typie kubitu stosowanym w wielu eksperymentach kwantowych. Przy włączonej tarczy dźwiękowej kubit przechowywał informację prawie trzy razy dłużej niż bez niej. Zespół opisał pracę w artykule opublikowanym w tym miesiącu.
Droga do sieci kwantowych opartych na dźwięku
Wynik otwiera drogę do sieci kwantowych, które zamiast światła wykorzystują dźwięk do łączenia chipów. Fale dźwiękowe rozchodzą się wolno, co może być przydatne do przechowywania i przetwarzania informacji kwantowej na chipie. Ma to znaczenie dla budowy większych procesorów, gdzie kubity muszą pozostać spójne wystarczająco długo, aby ukończyć złożone obliczenia.
Praca wspiera również hybrydowe systemy kwantowe łączące różne typy kubitów. Każdy typ kubitu ma mocne i słabe strony. Ochrona oparta na dźwięku mogłaby pozwolić naukowcom na ich mieszanie bez utraty stabilności.
Zespół twierdzi, że podejście jest wciąż na etapie laboratoryjnym. Potrzeba więcej pracy, aby przeskalować je do większych procesorów kwantowych i przetestować z innymi materiałami kubitowymi. Mimo to odkrycie daje inżynierom kwantowym nowe narzędzie do rozwiązania problemu, który od lat spowalnia rozwój tej dziedziny.