Cercetătorii de la California Institute of Technology (Caltech) au dezvoltat o memorie cuantică hibridă care reușește să păstreze informațiile de până la 30 de ori mai mult decât qubiții convenționali, folosind vibrații acustice în locul semnalelor electrice pentru stocarea datelor, potrivit InterestingEngineering.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
În calculul cuantic, qubiții sunt elementele fundamentale, capabile să existe simultan în mai multe stări, ceea ce le oferă o putere de procesare superioară computerelor clasice. Totuși, aceștia au un dezavantaj major: pierd rapid coerența, ceea ce limitează capacitatea lor de a stoca informații.
Pentru a depăși această problemă, echipa de la Caltech a creat un mecanism care transformă semnalele cuantice electrice generate de qubiți superconductori în unde sonore, utilizând un oscilator mecanic de dimensiuni nanometrice. Acesta funcționează ca un „diapazon” microscopic, capabil să vibreze la frecvențe de ordinul gigaherzilor.
Oscilatoarele mecanice au câteva avantaje cheie: pierd energie mai lent, reduc interferențele și pot fi integrate pe cipuri compacte. Prin această tehnică, cercetătorii au reușit să prelungească durata de viață a informației cuantice de până la 30 de ori, un pas considerat esențial pentru dezvoltarea unor sisteme de calcul cuantic practice și scalabile.
„Odată ce ai o stare cuantică, s-ar putea să nu vrei să faci imediat o operație logică cu ea. Ai nevoie de o metodă de a reveni la acea stare atunci când ai nevoie. Pentru asta este necesară o memorie cuantică”, a explicat Mohammad Mirhosseini, profesor asistent de inginerie electrică și fizică aplicată la Caltech.
Metoda se bazează pe folosirea fononilor (particule asociate vibrațiilor sonore) ca suport pentru informația cuantică. Aceștia funcționează bine la temperaturi extrem de scăzute, similare cu cele necesare pentru superconductori, și au o durată de viață mult mai lungă decât semnalele electrice din circuitele cuantice actuale
Prin conectarea directă a unui qubit superconductor la un oscilator mecanic construit pe cip, echipa a demonstrat că este posibilă stocarea și recuperarea informațiilor cuantice sub formă de vibrații mecanice. Testele efectuate au arătat că dispozitivele create de cercetători mențin stările cuantice mult peste limitele impuse de tehnologiile actuale.
Pe lângă extinderea duratei de stocare, soluția propusă oferă și alte beneficii.
Deoarece undele acustice se propagă mai lent decât undele electromagnetice, dispozitivele pot fi realizate în dimensiuni mai mici. În plus, vibrațiile mecanice nu se radiază în spațiul liber, ceea ce reduce pierderile de energie și interferențele.
Cercetătorii susțin că oscilatoarele mecanice pot fi integrate în număr mare pe același cip, ceea ce ar permite construirea unor memorii cuantice scalabile. Totuși, pentru ca tehnologia să fie aplicată practic, este nevoie de creșterea vitezei de interacțiune dintre qubiți și oscilatoare de trei până la zece ori. Echipa afirmă că are deja planuri pentru atingerea acestui obiectiv.
„Aceste rezultate arată că oscilatoarele mecanice pot funcționa ca memorii cuantice pentru dispozitivele superconductoare, cu potențiale aplicații viitoare în calculul cuantic, senzori și transducție”, se arată în studiul publicat de cercetători în revista Nature Physics.
Această descoperire se înscrie într-un context mai larg de progrese în domeniul memoriei cuantice. În aprilie 2025, o echipă de oameni de știință din Marea Britanie și Europa a reușit prima stocare și recuperare globală de date cuantice pe un computer, un pas considerat important spre dezvoltarea unui viitor internet cuantic.
Noua abordare dezvoltată de Caltech ar putea accelera aceste eforturi, oferind o cale practică pentru construirea unor sisteme cuantice care să combine eficiența în calcul cu performanțe ridicate în stocarea datelor.
