Ученые из Йельского университета разработали простое и легкое в изготовлении устройство, которое использует звуковые волны для хранения квантовой информации и для ее преобразования из одной формы в другую. В состав этого устройства, которое представляет собой интегрированный чип, входит кубит на основе «искусственного атома» из сверхпроводящего алюминия, который обменивается информацией с колебаниями, происходящими внутри высокочастотного акустического волнового резонатора (high frequency bulk acoustic wave resonator, HBAR).
Как уже упоминалось выше «искусственный атом» кубита изготовлен из сверхпроводящего алюминия, а структура механического звукового резонатора расположена на сапфировой подложке. На поверхности подложки сделаны два участка полированной поверхности, которые выступают в роли зеркал, отражающих акустические волны.
«Мы выяснили, что единственный звуковой квант, фонон, может существовать достаточно долго, когда он находится внутри резонатора, постоянно отражаясь от параллельных зеркал» — объясняет Ивен Чу (Yiwen Chu), — «Этот резонатор соединении особым образом со сверхпроводящим кубитом, диском из азотированного алюминия, также расположенного на поверхности сапфировой подложки. И такая комбинация позволяет преобразовывать энергию акустических колебаний в энергию электромагнитных колебаний и наоборот».
Преобразование энергии из одного вида в другой позволяет обмениваться квантовым состоянием между кубитом и акустическим резонатором. При этом, информация может храниться в резонаторе достаточно долго, а расположенный рядом кубит в это время может быть использован для выполнения задач по обработке другой квантовой информации.
Согласно имеющейся информации, новая система, комбинирующая кубит, единицу обработки квантовой информации, и ячейку квантовой памяти, гораздо более проста и дешева в производстве, нежели другие квантовые системы, состоящие из элементов сверхпроводящих схем и механических элементов.
«Подобные системы могут стать основой интерфейсов, соединяющих сверхпроводящие квантовые устройства и другими типами таких устройств, использующих, к примеру, фотоны видимого или инфракрасного света» — объясняет Ивен Чу, — «Такая комбинация позволит производить обработку информации посредством высокопроизводительных сверхпроводящих квантовых схем и передавать ее на большие расстояния при помощи фотонов света».