Kvantedata tager en tur på lydbølger

Yale-forskere har skabt en enkel at producere enhed, der bruger lydbølger til at gemme kvanteinformation og konvertere den fra en form til en anden, alt inde i en enkelt, integreret chip.

Enheden tillader et superledende kunstigt atom - en qubit - at udveksle energi og kvanteinformation med en højfrekvent bulk akustisk bølgeresonator (HBAR). Evnen til at manipulere og gemme skrøbelige kvantedata på en robust og let at fremstille måde er et afgørende skridt i udviklingen af ​​kvanteberegningsteknologi.

Værket er et samarbejde på Yale mellem laboratorierne i Robert Schoelkopf, Sterling -professor i anvendt fysik og fysik, og Peter Rakich, adjunkt i fysik. Yiwen Chu, en postdoktor i Schoelkopfs laboratorium, ledet indsatsen og er første forfatter til en undersøgelse, der vises 21. september i tidsskriftets onlineudgave Videnskab .

Chu sagde, at den nye enhed har en qubit fremstillet af superledende aluminium og en mekanisk resonator fremstillet med en safirskive. Skiven har to polerede overflader, der fungerer som spejle til lydbølger.

"Vi fandt ud af, at selv en enkelt kvantepartikel af lyd, eller en fonon, kan leve i meget lang tid, når det hopper frem og tilbage mellem disse spejle, "Forklarede Chu." Det kan også kobles til en superledende qubit fremstillet på overfladen af ​​safiret ved hjælp af en skive af aluminiumnitrid, som konverterer akustisk energi til elektromagnetisk energi og omvendt. "

Kombinationen af ​​disse egenskaber gør det muligt for forskerne at overføre kvantetilstande frem og tilbage mellem qubit og den mekaniske resonator, Tilføjede Chu. Hun bemærkede også, at den nye enhed er lettere at fremstille end andre systemer, der fletter superledende kredsløb med mekanisk bevægelse.

Yale -forskere har lavet en række kvantesuperledende gennembrud i de seneste år, rettet mod at oprette elektroniske enheder, der er kvanteversionen af ​​det integrerede kredsløb. Evnen til at kombinere denne viden med en mekanisk resonator er et værdifuldt trin, Sagde Chu.

"For eksempel, mekaniske resonatorer kan bruges til at lagre kvanteinformation genereret af superledende qubits på en mere kompakt og robust måde, "sagde hun. De kan også bruges til at grænseflade superledende kredsløb til andre typer kvanteobjekter, såsom synligt eller infrarødt lys. Det ville muligvis give os mulighed for at oprette kvanteinformation i vores kredsløb og derefter overføre det over lange afstande ved hjælp af lys. "