Gli scienziati di Yale hanno creato un dispositivo semplice da produrre che utilizza le onde sonore per archiviare informazioni quantistiche e convertirle da una forma all'altra, tutto dentro un unico, chip integrato.

Il dispositivo consente a un atomo artificiale superconduttore, un qubit, di scambiare energia e informazioni quantistiche con un risonatore di onde acustiche di massa ad alta frequenza (HBAR). La capacità di manipolare e archiviare dati quantistici fragili in un modo robusto e facile da produrre è un passo cruciale nello sviluppo della tecnologia di calcolo quantistico.

Il lavoro è una collaborazione a Yale tra i laboratori di Robert Schoelkopf, lo Sterling Professor di Fisica Applicata e Fisica, e Peter Rakich, assistente professore di fisica. Yiwen Chu, un associato post-dottorato nel laboratorio di Schoelkopf, ha guidato lo sforzo ed è il primo autore di uno studio che appare il 21 settembre nell'edizione online della rivista Scienza .

Chu ha affermato che il nuovo dispositivo presenta un qubit realizzato in alluminio superconduttore e un risonatore meccanico realizzato con un wafer di zaffiro. Il wafer ha due superfici lucide che fungono da specchi per le onde sonore.

"Abbiamo scoperto che anche una singola particella quantistica di suono, o un fonone, può vivere a lungo quando rimbalza avanti e indietro tra questi specchi, " Chu ha spiegato. "Può anche essere accoppiato a un qubit superconduttore realizzato sulla superficie dello zaffiro utilizzando un disco di nitruro di alluminio, che converte l'energia acustica in energia elettromagnetica e viceversa."

La combinazione di queste proprietà consente ai ricercatori di trasferire stati quantistici avanti e indietro tra il qubit e il risonatore meccanico, Chu ha aggiunto. Ha anche notato che il nuovo dispositivo è più facile da produrre rispetto ad altri sistemi che uniscono circuiti superconduttori con movimento meccanico.

Gli scienziati di Yale hanno fatto una serie di scoperte sui superconduttori quantistici negli ultimi anni, diretto alla creazione di dispositivi elettronici che sono la versione quantistica del circuito integrato. La capacità di combinare tale conoscenza con un risonatore meccanico è un passo prezioso, disse Chu.

"Per esempio, i risonatori meccanici possono essere utilizzati per memorizzare le informazioni quantistiche generate dai qubit superconduttori in un modo più compatto e robusto, " ha detto. Possono anche essere usati per interfacciare circuiti superconduttori ad altri tipi di oggetti quantistici, come la luce visibile o infrarossa. Ci consentirebbe potenzialmente di creare informazioni quantistiche nei nostri circuiti e quindi trasmetterle su lunghe distanze usando la luce".