哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院的物理学家找到了一种保护量子信息的新方法：用声波屏蔽。稳定的声波流可以保护脆弱的量子比特免受周围噪声的干扰，使其保持数据的时间延长近三倍。
量子比特为何丢失记忆
量子比特是未来量子计算机的构建模块。它们将信息存储在容易被干扰的精细量子态中。热量、杂散电磁场和日常振动都会导致量子比特快速丢失数据——这一问题被称为退相干。让量子比特足够稳定以运行计算是该领域最困难的挑战之一。
脆弱量子态的声波护盾
哈佛团队采取了不同的方法。他们没有试图屏蔽噪声，而是利用机械振动——声波——来“修饰”量子比特并保护其免受环境影响。在《自然物理学》报道的实验中，声波护盾使量子比特保持信息的时间延长了近三倍。
在一项相关演示中，康奈尔大学的一个小组对金刚石中的硅空位自旋应用了全机械相干保护。由于保护是机械而非电气的，它避免了经常干扰量子系统的电磁干扰。声波还可以在芯片上路由，这使得该方法适用于实际设备。
下一步是什么
这些结果指向了基于声波的芯片上量子网络，以及将多种量子技术结合在一个设备中的混合系统。研究人员表示，该方法比许多现有保护方案更简单，并且可以与之结合。构建可靠的量子计算机仍需数年时间，但声波屏蔽的量子比特消除了道路上的又一个障碍。
基于声波的保护还有一个实际优势：声学信号可以沿着芯片上的微小通道引导，因此当今微电子使用的相同制造技术可以适用于量子设备。哈佛和康奈尔团队表示，下一步是在更大的量子比特阵列中测试该方法，因为那里的噪声和干扰会成倍增加。
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