Гарвард университетінің Джон А. Полсон атындағы инженерлік және қолданбалы ғылымдар мектебінің зерттеушілері кванттық ақпаратты қорғаудың жаңа әдісін ойлап тапты. Бұл әдісте микроскопиялық дыбыс толқындары болып табылатын механикалық тербелістер қолданылады.

Кванттық ақпаратты қорғаудың жаңа тәсілі

Зертханада чиптерде ықшам кванттық желілер құруға және әртүрлі типтегі кубиттерді біріктіретін гибридті кванттық жүйелерді дамытуға мүмкіндік беретін әдіс көрсетілді. Кванттық желілерді құрудың перспективті тәсілдерінің бірі — алмаздағы қоспамен байланысқан электрон спинін пайдалану арқылы кванттық ақпаратты сақтау. Механикалық тербелістер, яғни фонондар, кубит түйіндері арасында ақпарат тасымалдай алады.

Фонондардың артықшылықтары

Зертхана фонондық резонатор қуысы деп аталатын құрылымды жасады. Бұл құрылым механикалық тербелістерді ұстап, оларды кубит ішіндегі электрон спинімен тиімді әрекеттестіреді. Фонондардың жарықпен салыстырғанда бірқатар артықшылықтары бар. Жарық әдетте чип деңгейінде кванттық ақпаратты жеткізу үшін қолданылады, ал фонондар сол жиілікте әлдеқайда қысқа толқын ұзындығына ие, бұл компоненттерді ықшам әрі тығыз орналастыруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, фонондар қатты фазалы спиндермен де, электромагниттік өрістермен де оңай әрекеттеседі, бұл оларды әртүрлі кубит түрлерін біріктіретін гибридті кванттық технологиялар үшін тартымды етеді.

Кванттық жадты қорғау мәселесі

Фонондарды қолдану кванттық жадты қорғау мәселесін туындатады, себебі кубиттер сыртқы әсерлерге өте сезімтал. Ақпаратты тиімді сақтау және өңдеу үшін кубиттер өздерінің кванттық күйін жеткілікті ұзақ уақыт сақтауы керек — бұл қасиет когеренттілік деп аталады. Әдетте кванттық жадты қорғау үшін микротолқынды импульстар қолданылады, олар жадты сыртқы шудан оқшаулайды. Алайда бұл әдіс фонондық резонатор қуыстарындағы кубиттер үшін тиімсіз. Бұл шектеу бір құрылғыда фонондармен күшті әрекеттесу мен ұзақ когеренттілікті қатар қамтамасыз етуді қиындатады.

Когеренттілікті механикалық қорғау

Зерттеушілер тобы алмаздағы кремнийлік вакансия спині үшін «толығымен механикалық когеренттілікті қорғау» деп аталатын шешім ұсынды. Дәстүрлі микротолқынды импульстардың орнына фонондар арқылы үздіксіз механикалық басқару сигналы қолданылды. Бұл кубитті «кодталған» кванттық күйге ауыстырып, оны қоршаған ортадағы төмен жиілікті шудың әсеріне аз сезімтал етеді.

Қорғау үздіксіз механикалық өріспен қамтамасыз етілетіндіктен және ол фонондық резонатор қуыстарымен үйлесімді болғандықтан, бұл әдісті болашақта кванттық желілердегі стационарлық түйіндерді байланыстыратын құрылымдарда қолдануға болады.

Нәтижелер мен болашағы

Жаңа әдісті қолдану кремнийлік вакансия спинінің когеренттілік уақытын шамамен үш есе арттырды. Бұл нәтижелер үздіксіз механикалық толқындар арқылы шуды басу нақты құрылғыларда кванттық когеренттілікті ұзартуға мүмкіндік беретінін көрсетеді. Осылайша, микроскопиялық дыбыс толқындары сенімді әрі ықшам кванттық жүйелер құру үшін маңызды құралға айналуы мүмкін.