Ученые из Калифорнийского технологического института (Caltech) совершили значительный прорыв в области квантовых технологий, разработав новый тип гибридной квантовой памяти. Им удалось найти способ преобразовывать квантовую информацию в звуковые волны, что позволило увеличить срок ее хранения до 30 раз по сравнению с существующими сверхпроводящими системами.
Как сообщает научный журнал Nature Physics, одной из главных проблем на пути создания полномасштабных квантовых компьютеров является недолговечность хранения данных. Сверхпроводящие кубиты, которые лежат в основе многих современных систем, отлично справляются с быстрыми вычислениями, но очень плохо удерживают информацию. Новая технология призвана решить эту проблему, создав надежную «ячейку памяти» для квантовых состояний.
Для этого исследователи создали миниатюрное устройство на чипе, которое можно сравнить с камертоном. Этот механический осциллятор соединен со сверхпроводящим кубитом и способен преобразовывать электрические сигналы, несущие квантовую информацию, в звуковые колебания гигагерцевой частоты. В виде этих вибраций данные могут храниться значительно дольше, после чего их можно преобразовать обратно в электрический сигнал для дальнейших вычислений.
Данный метод имеет несколько ключевых преимуществ. Акустические волны распространяются гораздо медленнее электромагнитных, что позволяет создавать более компактные устройства. Кроме того, механические колебания не излучаются в свободное пространство, благодаря чему энергия не утекает из системы, а соседние элементы памяти не мешают друг другу. Это открывает путь к масштабированию технологии и размещению множества таких «камертонов» на одном чипе.
Несмотря на успех, ученые отмечают, что для практического применения в квантовых вычислениях необходимо увеличить скорость записи и считывания информации. По их оценкам, скорость взаимодействия между электромагнитными и акустическими волнами нужно повысить как минимум в три-десять раз. Исследовательская группа уже работает над решением этой задачи.