A memória quântica usando ondas sonoras foi desenvolvida nos EUA – é 30 vezes melhor do que a memória eletrônica

O ponto fraco das plataformas quânticas é a memorização de estados quânticos. Sem memória, é impossível transmitir dados a longas distâncias, bem como realizar cálculos complexos. E tudo porque os estados quânticos são funções matemáticas com muitas variáveis. Portanto, é necessário memorizar não valores, mas equações em dinâmica. Mas é possível encontrar uma abordagem para isso.

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Em geral, para a matemática, não importa em qual base “puxar” as equações. Os qubits supercondutores clássicos operam com estados quânticos de elétrons e, portanto, com campos eletromagnéticos e as oscilações (frequências) correspondentes. Mas as frequências são tão altas que mantêm os estados apenas por um período muito curto. E quanto às oscilações sonoras? Suas frequências são muito mais baixas. Isso significa que os estados quânticos podem se manter por mais tempo se forem representados em ondas sonoras. E se não fosse a memória? Que o tempo de retenção da informação quântica fosse muito menor do que o da mesma DRAM. Mas para a computação quântica ou a internet quântica, isso já é uma conquista colossal.

Uma equipe do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) desenvolveu uma abordagem híbrida que usa o som para armazenar informações quânticas. Em seu experimento, eles integraram um qubit supercondutor a um oscilador mecânico — um pequeno dispositivo semelhante a um diapasão que converte sinais elétricos em ondas acústicas de frequência gigahertz. Eles descobriram que essas ondas, ou fônons, podem preservar estados quânticos por 30 vezes mais tempo do que os melhores qubits supercondutores.

Um dispositivo de memória quântica sob um microscópio. Fonte da imagem: Caltech

O gerador mecânico consiste em placas flexíveis que vibram sob a influência de ondas sonoras e, ao mesmo tempo, interagem com sinais elétricos que transportam informações quânticas de qubits próximos. Isso permite que estados quânticos sejam gravados no dispositivo e recuperados, o que é semelhante ao funcionamento de uma memória quântica. A vantagem dessa abordagem é a propagação relativamente lenta das ondas acústicas em comparação com as ondas eletromagnéticas, o que torna os dispositivos compactos e minimiza a perda de energia. Além disso, as vibrações mecânicas não se propagam no espaço livre, o que reduz interações indesejadas entre dispositivos vizinhos e aumenta o tempo de armazenamento das informações.

Apesar do sucesso, a equipe observa que, para que o desenvolvimento seja totalmente aplicado à computação quântica, é necessário aumentar a velocidade de interação entre os qubits e o gerador em 3 a 10 vezes. Os pesquisadores já estão trabalhando no aprimoramento do sistema para aumentar sua eficiência. Essa abordagem abre perspectivas para a criação de memórias quânticas escaláveis ​​com a integração de múltiplos geradores mecânicos em um único chip, o que pode ser um passo importante no desenvolvimento de tecnologias quânticas.