Ученые из Калифорнийского технологического института (CalTech) в США создали устройство, которое эффективно преобразует электрические квантовые состояния в звук и наоборот. Этот метод потенциально можно использовать для хранения квантовой информации в компьютерах будущего поколения, сообщает Science Blog. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Квантовые вычисления все еще требуют выявления эффективного и достаточно простого способа хранения информации для использования и обработки. То есть возможности оперировать примерно так же, как компьютеры, которые сейчас используются, имеют способность хранить фото- и видеоматериалы, напоминания и тексты.
В недавно опубликованной статье в Nature Physics профессор кафедры электротехники и прикладной физики Калифорнийского технологического института Мохаммад Мирхоссейни со своими коллегами представил новый метод, разработанный в его лаборатории, который эффективно преобразует электрические квантовые состояния в звук и наоборот. Этот метод потенциально можно использовать для хранения квантовой информации, генерируемой будущими квантовыми компьютерами.
Новый метод основан на фононах – звуковых волновых эквивалентах частиц света, называемых фотонами. В сфере квантовой механики волны и частицы признаны «взаимозаменяемыми». В исследовании рассматривается использование фононов для хранения квантовой информации, поскольку построить на их основе небольшие устройства-преобразователи можно относительно легко.
«Чтобы понять, как звуковые волны могут хранить информацию, представьте, что вы находитесь перед помещением с очень сильным эхом. Если вам нужно запомнить, к примеру, список покупок, вы открываете дверь в этом помещение, кричите туда свой список и закрываете дверь. Некоторое время спустя, когда вы снова откроете дверь, вы можете услышать собственный голос, отражающийся эхом», – поясняют ученые CalTech.
Однако на самом деле такое эхо длится недолго, а звук может сильно искажаться, что затрудняет его понимание. Решение исследовательской группы представляет собой небольшое устройство, состоящее из гибких пластин, которые вибрируют на чрезвычайно высоких частотах под воздействием звуковых волн. Подключив электрический заряд на эти пластины, можно взаимодействовать с сигналами, несущими квантовую информацию. Это позволяет сохранять информацию в устройстве и извлекать ее позже.
По словам Мохаммада Мирхоссейни, в предыдущих исследованиях изучались пьезоэлектрические материалы для преобразования механической энергии в электрическую в квантовых приложениях. Однако эти материалы имеют тенденцию вызывать потери энергии как для электрических, так и для звуковых волн, что в квантовой сфере приводит к крупным проблемам.
Разработанный в CalTech новый метод, напротив, не зависит от конкретных свойств материала, что делает его совместимым с известными на сегодня квантовыми устройствами, основанными на микроволнах. Алким Бозкурт, аспирант группы Мирхоссейни и ведущий автор научной публикации, пояснил, что их метод также позволяет хранить квантовую информацию в электрических сигналах гораздо дольше, чем любые другие представленные ранее компактные механические устройства.