Yale-forskare har skapat en enkel att producera enhet som använder ljudvågor för att lagra kvantinformation och konvertera den från en form till en annan, allt inuti en singel, integrerat chip.

Enheten tillåter en supraledande artificiell atom - en qubit - att utbyta energi och kvantinformation med en högfrekvent bulk akustisk vågresonator (HBAR). Möjligheten att manipulera och lagra bräckliga kvantdata på ett robust och enkelt att tillverka är ett avgörande steg i utvecklingen av kvantberäkningsteknik.

Arbetet är ett samarbete på Yale mellan Robert Schoelkopfs laboratorier, Sterlingprofessorn i tillämpad fysik och fysik, och Peter Rakich, biträdande professor i fysik. Yiwen Chu, en postdoktor i Schoelkopfs laboratorium, ledde ansträngningen och är första författare till en studie som visas den 21 september i tidningen online Vetenskap .

Chu sa att den nya enheten har en qubit gjord av supraledande aluminium och en mekanisk resonator gjord med en safirskiva. Skivan har två polerade ytor som fungerar som speglar för ljudvågor.

"Vi fann att även en enda kvantpartikel av ljud, eller en fonon, kan leva mycket länge när det studsar fram och tillbaka mellan dessa speglar, "Förklarade Chu." Det kan också kopplas till en supraledande qubit gjord på safirens yta med en skiva av aluminiumnitrid, som omvandlar akustisk energi till elektromagnetisk energi och vice versa. "

Kombinationen av dessa egenskaper gör det möjligt för forskarna att överföra kvanttillstånd fram och tillbaka mellan qubit och den mekaniska resonatorn, Tillade Chu. Hon noterade också att den nya enheten är lättare att tillverka än andra system som slår samman superledande kretsar med mekanisk rörelse.

Yale -forskare har gjort en serie kvant supersnabbt genombrott under de senaste åren, inriktad på att skapa elektroniska enheter som är kvantversionen av den integrerade kretsen. Möjligheten att kombinera den kunskapen med en mekanisk resonator är ett värdefullt steg, Sa Chu.

"Till exempel, mekaniska resonatorer kan användas för att lagra kvantinformation som genereras av supraledande qubits på ett mer kompakt och robust sätt, "sa hon. De kan också användas för att koppla superledande kretsar till andra typer av kvantobjekt, t.ex. synligt eller infrarött ljus. Det skulle möjligen tillåta oss att skapa kvantinformation i våra kretsar och sedan överföra den över långa avstånd med hjälp av ljus. "