นักฟิสิกส์ที่โรงเรียนวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์จอห์น เอ. พอลสัน แห่งฮาร์วาร์ดพบวิธีใหม่ในการปกป้องข้อมูลควอนตัม: ป้องกันด้วยเสียง คลื่นเสียงที่สม่ำเสมอสามารถรักษาคิวบิตควอนตัมที่เปราะบางให้ปลอดภัยจากสัญญาณรบกวนรอบข้างได้ เกือบสามเท่าของเวลาที่มันเก็บข้อมูล
ทำไมคิวบิตถึงสูญเสียความจำ
คิวบิตเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมในอนาคต พวกมันเก็บข้อมูลในสถานะควอนตัมที่ละเอียดอ่อนซึ่งถูกรบกวนได้ง่าย ความร้อน สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่หลงเหลือ และการสั่นสะเทือนในชีวิตประจำวันล้วนทำให้คิวบิตสูญเสียข้อมูลอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นปัญหาที่เรียกว่าดีโคฮีเรนซ์ การรักษาคิวบิตให้เสถียรนานพอที่จะคำนวณได้เป็นหนึ่งในความท้าทายที่ยากที่สุดในสาขานี้
โล่เสียงสำหรับสถานะควอนตัมที่เปราะบาง
ทีมฮาร์วาร์ดใช้แนวทางที่แตกต่าง แทนที่จะพยายามปิดกั้นสัญญาณรบกวน พวกเขาใช้การสั่นสะเทือนเชิงกล — คลื่นเสียง — เพื่อ "แต่ง" คิวบิตและปกป้องมันจากสภาพแวดล้อม ในการทดลองที่รายงานใน Nature Physics โล่เสียงเพิ่มเวลาที่คิวบิตเก็บข้อมูลได้เกือบสามเท่า
ในการสาธิตที่เกี่ยวข้อง ทีมที่คอร์เนลล์ใช้การป้องกันความสอดคล้องเชิงกลทั้งหมดกับสปินซิลิคอน-วาเคนซีในเพชร เนื่องจากการป้องกันเป็นเชิงกลมากกว่าไฟฟ้า จึงหลีกเลี่ยงการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่มักรบกวนระบบควอนตัม คลื่นเสียงยังสามารถนำทางบนชิปได้ ซึ่งทำให้วิธีการนี้ใช้ได้จริงกับอุปกรณ์จริง
อะไรจะเกิดขึ้นต่อไป
ผลลัพธ์ชี้ไปที่เครือข่ายควอนตัมที่ใช้เสียงบนชิป และระบบไฮบริดที่รวมเทคโนโลยีควอนตัมหลายประเภทในอุปกรณ์เดียว นักวิจัยกล่าวว่าวิธีนี้ง่ายกว่าแผนการป้องกันที่มีอยู่หลายแบบและสามารถรวมกับมันได้ การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เชื่อถือได้ยังต้องใช้เวลาอีกหลายปี แต่คิวบิตที่ป้องกันด้วยเสียงช่วยขจัดอุปสรรคอีกหนึ่งอย่างบนเส้นทาง
การป้องกันด้วยเสียงยังมีข้อได้เปรียบในทางปฏิบัติ: สัญญาณเสียงสามารถนำทางผ่านช่องเล็กๆ บนชิปได้ ดังนั้นเทคโนโลยีการผลิตเดียวกันที่ใช้สำหรับไมโครอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันจึงสามารถปรับใช้กับอุปกรณ์ควอนตัมได้ ทีมฮาร์วาร์ดและคอร์เนลล์กล่าวว่าขั้นตอนต่อไปคือการทดสอบวิธีการนี้ในอาร์เรย์คิวบิตขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งสัญญาณรบกวนและการรบกวนจะทวีคูณ