Новая технология позволила увеличить квантовую память в 30 раз
Но у самых распространенных сегодня платформ на основе сверхпроводников есть слабое место: они отлично выполняют логические операции, но очень недолго хранят информацию. Поэтому одной из самых насущных задач современных квантовых вычислений является разработка надежной «квантовой памяти», которая позволяла бы зафиксировать состояние кубита, а потом вернуться к нему для дальнейших вычислений.
Команда специалистов Калифорнийского технологического института предложила гибридное решение: переводить квантовую информацию из электрической формы в звук — и обратно. Физики изготовили на кристалле сверхпроводящий кубит и связали его с микромеханическим осциллятором — по сути, миниатюрной камертонообразной конструкцией. Гибкие пластины осциллятора колеблются на гигагерцовых частотах — это в миллионы раз выше диапазона звуков, которые способен уловить человеческий слух — и могут электрически взаимодействовать с сигналами, которые несут квантовую информацию. Это позволяет «заливать» состояние кубита в механическую систему, где оно хранится как фонны (кванты вибрации), а затем извлекать его обратно.
Ключевой результат — время жизни записанного состояния. Ученые тщательно измерили, как быстро осциллятор теряет «полезное квантовое содержимое», и выяснили: такие механические резонаторы держат информацию примерно в 30 раз дольше, чем лучшие сверхпроводниковые кубиты. Это серьезный выигрыш для памяти, где главным критерием является именно длительность хранения без разрушения квантовых свойств.
Когда у вас есть квантовое состояние, не всегда нужно сразу что-то с ним делать. Нужен способ вернуться к нему позже. Для этого и нужна квантовая память.Мохаммад Мирхоссейнидоцент электротехники и прикладной физики Калифорнийского технологического института и руководитель работы
У подхода есть и физические преимущества. Акустические волны распространяются значительно медленнее электромагнитных, что позволяет делать гораздо более компактные устройства. Кроме того, механические колебания не уходят в «свободное пространство», как это бывает с радиочастотными полями, — энергия остается внутри системы, сокращая вероятность утечек. Этот аспект позволяет масштабировать технологию: на одном чипе можно разместить множество таких «камертонов», получив библиотеку квантовых ячеек памяти.
Пока что устройство демонстрирует минимально необходимую связность между электрической и акустической частями, достаточную для точных измерений. Чтобы эту технологию можно было внедрить на практике, нужно ускорить запись и чтение данных примерно в 3−10 раз. «Для полезной квантовой вычислительной системы нужно вводить и извлекать данные гораздо быстрее. У нас есть идеи, как этого добиться», — говорит Мирхоссейни.
