Ученые из Калифорнийского технологического института продемонстрировали новый способ хранения квантовой информации, который позволяет увеличить срок ее жизни в 30 раз по сравнению с традиционными сверхпроводящими системами. Это достижение считается серьезным шагом на пути к созданию практичных и масштабируемых квантовых компьютеров, которые смогут не только выполнять быстрые вычисления, но и надежно сохранять полученные результаты.
Современные квантовые компьютеры строятся в основном на сверхпроводящих кубитах. Эти элементы демонстрируют высокую скорость работы и позволяют выполнять сложные операции, недоступные классическим системам. Однако у них есть серьезное ограничение — они плохо удерживают квантовые состояния. Информация быстро «распадается», что мешает использовать такие компьютеры в практических задачах. Именно поэтому исследователи по всему миру ищут надежные варианты «квантовой памяти».
Команда Калифорнийского технологического института предложила необычное решение этой проблемы: преобразовывать электрическую форму квантовой информации в акустическую, то есть в звук.
Чтобы реализовать эту идею, исследователи создали миниатюрное устройство — механический осциллятор, напоминающий крошечный камертон. Его гибкие пластины вибрируют на гигагерцовых частотах и способны принимать электрические сигналы, преобразуя их в акустические фононы — кванты звука. В таком виде квантовая информация хранится значительно дольше. Измерения показали, что осциллятор удерживает квантовое состояние примерно в 30 раз эффективнее, чем лучшие сверхпроводящие кубиты.
Преимущество такого подхода заключается в особенностях самих звуковых волн. В отличие от электромагнитных, они распространяются медленнее и остаются локализованными, что снижает утечку энергии и позволяет избежать нежелательных взаимодействий с соседними устройствами. Это означает, что на одном кристалле можно разместить целую сеть подобных «камертонов», создав масштабируемую систему квантовой памяти.
Эксперименты подтвердили, что акустические осцилляторы могут удерживать квантовые состояния, показывая минимальное взаимодействие между электромагнитными и звуковыми колебаниями — ключевое условие для стабильности.
Исследователи подчеркивают, что задача пока далека от полного решения: остается повысить эффективность обмена информацией между кубитами и осцилляторами, а также интегрировать технологию в реальные квантовые процессоры. Тем не менее, сама демонстрация того, что звук способен удерживать квантовые данные столь длительное время, открывает новые перспективы. В будущем такие устройства могут стать основой для квантовых компьютеров, которые не только выполняют вычисления в суперпозиции, но и умеют «помнить» результаты достаточно долго, чтобы ими можно было воспользоваться.
