Skyddar en skör kvantbit
Fysiker vid Harvard University har funnit att en stadig ström av ljudvågor kan skydda en skör kvantbit, eller qubit, från sin egen brusiga omgivning. Metoden nästan tredubblar tiden qubiten kan hålla information.
Qubitar är de grundläggande enheterna i kvantdatorer. De är extremt känsliga för värme, vibrationer och ströfält. Varje störning kan radera informationen de håller. Att skydda qubitar från brus är ett av de svåraste problemen inom kvantdatorer, och det har begränsat storleken och tillförlitligheten hos kvantmaskiner i åratal.
Hur ljud hjälper
Harvard-teamet använde en kontinuerlig ström av akustiska vågor, i praktiken en ljudsköld, runt qubiten. Ljudvågorna skapar en skyddande barriär som blockerar brus från omgivningen. Idén bygger på tekniker som används inom maskinteknik för att dämpa vibrationer i känsliga instrument.
Forskarna testade metoden på en kisel-vakans-spinn i diamant, en typ av qubit som används i många kvantexperiment. Med ljudskölden på behöll qubiten sin information nästan tre gånger längre än utan. Teamet beskrev arbetet i en artikel som släpptes denna månad.
En väg till ljudbaserade kvantnätverk
Resultatet öppnar en väg mot kvantnätverk som använder ljud istället för ljus för att länka chip. Ljudvågor rör sig långsamt, vilket kan vara användbart för att lagra och bearbeta kvantinformation på ett chip. Detta är viktigt för att bygga större processorer, där qubitar måste förbli koherenta tillräckligt länge för att slutföra komplexa beräkningar.
Arbetet stöder också hybrida kvantsystem som kombinerar olika typer av qubitar. Varje qubittyp har styrkor och svagheter. Ljudbaserat skydd kan låta forskare blanda dem utan att förlora stabilitet.
Teamet säger att metoden fortfarande är i laboratoriestadiet. Mer arbete behövs för att skala upp den till större kvantprocessorer och testa den med andra qubitmaterial. Ändå ger resultatet kvantingenjörer ett nytt verktyg för ett problem som har bromsat fältet i åratal.