Коммуникации внутри квантового компьютера могут обеспечить звуковые волны

Инновационный способ акустической связи между квантовыми системами разного типа изобрели исследователи из Чикагского университета и Аргоннской Национальной лаборатории. Эта технология, о которой рассказывается в статье, 11 февраля опубликованной в Nature Physics, может сыграть важную роль в превращении квантовой информатики в реальность.

При выполнении квантовых вычислений учёные могут вместо двоичных нулей и единиц использовать ориентации спина электронов — вниз, вверх или в обе стороны сразу. Но для обмена этой информацией с внешними системами, например, для коммуникаций между квантовой памятью и квантовым процессором, требуется промежуточная среда, которой, по мнению участников исследования, могут стать звуковые волны, движущиеся со скоростью примерно 7 тысяч километров в секунду.

«Нашей задачей было связать звуковые волны со спинов электронов в материале», — сообщил первый автор статьи, аспирант, Сэм Уайтли (Samuel Whiteley). Для этого была сконструирована система с криволинейными электродами, концентрирующими звуковые волны как линзы — свет.

Квантовые эффекты звуковых волн, наблюдаемые в реальном времени с помощью синхротронного источника рентгеновского излучения Advanced Photon Source в Центре наноматериалов Аргоннской лаборатории, оказались более сложными, чем предполагали учёные. Для создания теории, описывающей это явление, они дополнили данные эксперимента результатами моделирования субатомных процессов для каждой частицы системы.

«Обычно сложно передать квантовую информацию дальше, чем на несколько микрон, то есть, на ширину одного волокна паутины, — сказал Уайтли. — Этот метод может расширить контроль на чип или пластину целиком».