Físicos da Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences encontraram uma nova maneira de proteger informações quânticas: protegê-las com som. Um fluxo constante de ondas sonoras pode manter um bit quântico frágil, ou qubit, seguro do ruído ao seu redor, quase triplicando o tempo que ele retém seus dados.
Por que os qubits perdem sua memória
Qubits são os blocos de construção dos futuros computadores quânticos. Eles armazenam informações em estados quânticos delicados que são fáceis de perturbar. Calor, campos eletromagnéticos parasitas e vibrações cotidianas fazem com que os qubits percam seus dados rapidamente — um problema conhecido como decoerência. Manter um qubit estável o suficiente para executar cálculos é um dos desafios mais difíceis do campo.
Um escudo de som para estados quânticos frágeis
A equipe de Harvard adotou uma abordagem diferente. Em vez de tentar bloquear o ruído, eles usaram vibrações mecânicas — ondas sonoras — para "vestir" o qubit e protegê-lo do ambiente. Em experimentos relatados na Nature Physics, o escudo de som quase triplicou o tempo que o qubit retinha informações.
Em uma demonstração relacionada, um grupo da Cornell aplicou proteção de coerência totalmente mecânica a um spin de vacância de silício em diamante. Como a proteção é mecânica em vez de elétrica, ela evita a interferência eletromagnética que frequentemente perturba sistemas quânticos. Ondas sonoras também podem ser roteadas no chip, o que torna o método prático para dispositivos reais.
O que vem a seguir
Os resultados apontam para redes quânticas baseadas em som construídas em chips e para sistemas híbridos que combinam vários tipos de tecnologia quântica em um único dispositivo. Pesquisadores dizem que o método é mais simples do que muitos esquemas de proteção existentes e pode ser combinado com eles. Construir computadores quânticos confiáveis ainda levará anos, mas qubits protegidos por som removem mais um obstáculo no caminho.
A proteção baseada em som também tem uma vantagem prática: sinais acústicos podem ser guiados ao longo de canais minúsculos em um chip, então a mesma tecnologia de fabricação usada para a microeletrônica atual pode ser adaptada para dispositivos quânticos. As equipes de Harvard e Cornell dizem que o próximo passo é testar a abordagem em matrizes maiores de qubits, onde ruído e interferência se multiplicam.