Harvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu'ndaki fizikçiler, kuantum bilgisini korumanın yeni bir yolunu buldu: onu sesle korumak. Sürekli bir ses dalgası akışı, kırılgan bir kuantum bitini veya kubiti çevresindeki gürültüden koruyarak verisini tutma süresini neredeyse üç katına çıkarabiliyor.
Kubitler neden hafızalarını kaybeder
Kubitler, geleceğin kuantum bilgisayarlarının yapı taşlarıdır. Bilgiyi bozulması kolay hassas kuantum durumlarında saklarlar. Isı, başıboş elektromanyetik alanlar ve günlük titreşimler, kubitlerin verilerini hızla kaybetmesine neden olur; bu sorun dekoherans olarak bilinir. Bir kubiti hesaplamaları çalıştıracak kadar uzun süre sabit tutmak, alandaki en zor zorluklardan biridir.
Kırılgan kuantum durumları için ses kalkanı
Harvard ekibi farklı bir yaklaşım benimsedi. Gürültüyü engellemeye çalışmak yerine, kubiti "giydirmek" ve onu çevresinden korumak için mekanik titreşimler (ses dalgaları) kullandılar. Nature Physics'te bildirilen deneylerde, ses kalkanı kubitin bilgiyi tutma süresini neredeyse üç katına çıkardı.
İlgili bir gösterimde, Cornell'deki bir grup elmastaki silikon-boşluk spinine tamamen mekanik dekoherans koruması uyguladı. Koruma elektriksel değil mekanik olduğundan, kuantum sistemlerini sıklıkla bozan elektromanyetik girişimi önler. Ses dalgaları ayrıca çip üzerinde yönlendirilebilir, bu da yöntemi gerçek cihazlar için pratik hale getirir.
Sırada ne var
Sonuçlar, çipler üzerinde ses tabanlı kuantum ağlarına ve tek bir cihazda birden fazla kuantum teknolojisi türünü birleştiren hibrit sistemlere işaret ediyor. Araştırmacılar, yöntemin mevcut birçok koruma planından daha basit olduğunu ve bunlarla birleştirilebileceğini söylüyor. Güvenilir kuantum bilgisayarlar kurmak yıllar alacak, ancak sesle korunan kubitler yoldaki bir engeli daha kaldırıyor.
Ses tabanlı korumanın pratik bir avantajı da var: akustik sinyaller bir çip üzerindeki minik kanallar boyunca yönlendirilebilir, böylece günümüzün mikroelektroniği için kullanılan aynı üretim teknolojisi kuantum cihazları için uyarlanabilir. Harvard ve Cornell ekipleri, bir sonraki adımın yaklaşımı gürültü ve girişimin çoğaldığı daha büyük kubit dizilerinde test etmek olduğunu söylüyor.