加州理工学院开发出利用声子来存储量子信息的新型设备
在《自然·物理学》杂志上发表的一篇论文中,加州理工学院电气工程和应用物理学助理教授Mohammad Mirhosseini展示了他实验室开发的一种新方法,该方法可以有效地将电量子态转化为声音,而且反过来也可以将声音转化为这种状态。这种类型的转换可以允许存储未来量子计算机所处理的量子信息。
这种方法是利用了所谓的声子,他们研究了利用声子来存储量子信息的方法,因为开发可存储这些机械波的小型设备相对比较容易。要了解声波如何存储信息,请想象有一个极不寻常的回声房间。你打开那个房间的门大喊“有人在吗”,然后关上门。一个小时后,你再打开门把头探进去,你还会听到“有人在吗”的声音还在回响。这就是利用了声波来存储信息。
在现实世界中,这样的回声不会持续很长时间,你的声音最终可能会失真,以至于你无法再听出你说的什么话,更不用说荒谬的使用整个房间来存储一点数据。该研究小组利用了一个由柔性板组成的微型装置,这些柔性板会被极高频的声波振动。当电荷被放置在这些板上时,它们能够与携带量子信息的电信号相互作用。这允许将信息通过管道传输到设备上进行存储,以供以后使用。
根据Mirhosseini的说法,以前已有研究团队实验了一种被称为“压电”的特殊材料,可作为在量子应用中将机械能转换为电能的手段。Mirhosseini说:“然而,这些材料往往会导致电波和声波的能量损失,而损耗是量子世界的一大杀手”。相比之下,Mirhosseini和他的团队开发的新方法独立于特定材料的性质,使其能与基于微波的量子器件兼容。
对于从事量子应用的研究人员来说,开发具有小占地面积的有效存储设备是另一个实际挑战,Mirhosseini小组的研究生、该论文的主要作者Alkim Bozkurt补充说:“我们的方法能够将来自量子电路的量子信息的存储时间比其他紧凑型机械设备长两个数量级。”(编译:Qtech)