Che chắn một qubit mong manh
Các nhà vật lý tại Đại học Harvard đã phát hiện ra rằng một dòng sóng âm thanh ổn định có thể che chắn một bit lượng tử, hay qubit, khỏi môi trường nhiễu của chính nó. Phương pháp này gần như tăng gấp ba lần thời gian qubit có thể giữ thông tin.
Qubit là đơn vị cơ bản của máy tính lượng tử. Chúng cực kỳ nhạy cảm với nhiệt, rung động và trường điện từ lạc. Bất kỳ sự xáo trộn nào cũng có thể xóa thông tin chúng giữ. Bảo vệ qubit khỏi nhiễu là một trong những vấn đề khó nhất trong điện toán lượng tử, và nó đã hạn chế kích thước và độ tin cậy của máy lượng tử trong nhiều năm.
Sóng âm giúp ích như thế nào
Nhóm Harvard đã sử dụng một dòng sóng âm thanh liên tục, thực chất là một lá chắn âm thanh, xung quanh qubit. Sóng âm thanh tạo ra một rào cản bảo vệ chặn nhiễu từ môi trường. Ý tưởng dựa trên các kỹ thuật được sử dụng trong kỹ thuật cơ khí để giảm rung động trong các thiết bị nhạy cảm.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm phương pháp trên một spin silicon-vacancy trong kim cương, một loại qubit được sử dụng trong nhiều thí nghiệm lượng tử. Với lá chắn âm thanh bật, qubit giữ thông tin của nó lâu hơn gần ba lần so với khi không có. Nhóm đã mô tả công trình trong một bài báo được công bố trong tháng này.
Con đường đến mạng lượng tử dựa trên âm thanh
Kết quả mở ra một con đường hướng tới các mạng lượng tử sử dụng âm thanh thay vì ánh sáng để liên kết các chip. Sóng âm thanh truyền chậm, có thể hữu ích cho việc lưu trữ và xử lý thông tin lượng tử trên một chip. Điều này quan trọng để xây dựng các bộ xử lý lớn hơn, nơi các qubit phải duy trì sự kết hợp đủ lâu để hoàn thành các phép tính phức tạp.
Công trình cũng hỗ trợ các hệ thống lượng tử lai kết hợp các loại qubit khác nhau. Mỗi loại qubit có điểm mạnh và điểm yếu. Bảo vệ dựa trên âm thanh có thể cho phép các nhà nghiên cứu trộn chúng mà không mất ổn định.
Nhóm cho biết phương pháp này vẫn đang ở giai đoạn phòng thí nghiệm. Cần nhiều công việc hơn để mở rộng quy mô cho các bộ xử lý lượng tử lớn hơn và thử nghiệm với các vật liệu qubit khác. Tuy nhiên, phát hiện này mang lại cho các kỹ sư lượng tử một công cụ mới cho một vấn đề đã làm chậm lĩnh vực này trong nhiều năm.