Caltech raggiunge la conservazione dei dati quantistici estesa attraverso mezzi audio
Ricercatori del Caltech sviluppano un sistema di memoria quantistica ibrido per migliorare il calcolo quantistico
I ricercatori del Caltech hanno fatto un importante passo avanti nel campo del calcolo quantistico, sviluppando un sistema di memoria quantistica ibrido che potrebbe potenzialmente rivoluzionare l'industria. Questo innovativo sistema, guidato dagli studenti di dottorato Alkim Bozkurt e Omid Golami sotto la guida del professor Mohammad Mirhosseini di ingegneria elettrica e fisica applicata, mira ad affrontare le sfide del conservazione delle informazioni quantistiche per periodi prolungati.
Il cuore del sistema comporta la conversione di segnali elettrici che trasportano stati quantistici in onde sonore, note come fononi, le particelle quantistiche di vibrazione. Queste onde sonore vengono quindi memorizzate in un oscillatore meccanico, che funziona a frequenze gigahertz e assomiglia a una forchetta per il suono in miniatura. Questa progettazione è compatibile con i qubit superconduttivi, una base comune per molti computer quantistici.
Uno dei principali vantaggi di questo approccio è che le onde sonore si muovono molto più lentamente e rimangono confinate all'interno del dispositivo, prevenendo la perdita di energia e l'interferenza da sistemi vicini. Questa confinamento consente ai dispositivi di essere molto più piccoli e funzionare ancora in modo efficiente, poiché le onde acustiche sono più lente della luce.
Il team del Caltech intende esplorare nuovi materiali e architetture dei dispositivi per migliorare la forza di accoppiamento tra onde elettriche e acustiche. Migliorando i tempi di coerenza e aumentando le velocità di trasmissione, sperano di soddisfare le esigenze del calcolo quantistico reale.
I computer quantistici si basano sui qubit, che possono esistere contemporaneamente come 0 e 1 grazie alla sovrapposizione. Le piastre vibratili dell'oscillatore possono contenere e quindi rilasciare le informazioni quantistiche memorizzate senza significative perdite. Questa conservazione degli stati quantistici rappresenta un notevole miglioramento rispetto ai metodi attuali, con il nuovo sistema in grado di mantenere gli stati quantistici fino a 30 volte più a lungo.
Lo sviluppo potrebbe potenzialmente condurre alla creazione di affidabili 'memorie quantistiche' per i sistemi quantistici. Il tempo di memorizzazione prolungato apre la strada a algoritmi quantistici più complessi che richiedono che le informazioni vengano temporaneamente 'parcheggiate' prima di ulteriori elaborazioni.
Inoltre, l'innovazione potrebbe aiutare a colmare un divario nella tecnologia quantistica: mantenere l'informazione stabile per periodi prolungati. Se avrà successo, questo progetto di memoria quantistica ibrida potrebbe diventare una tecnologia cardine per i futuri processori quantistici. Potrebbe anche aiutare i computer quantistici a risolvere problemi che i computer attuali non possono risolvere.
Inoltre, più oscillatori, ciascuno che agisce come un'unità di memoria indipendente, potrebbero essere integrati su un singolo chip, consentendo la scalabilità per computer quantistici più grandi e potenti. Questa scalabilità è cruciale per lo sviluppo di computer quantistici pratici in grado di gestire compiti complessi.
In conclusione, il lavoro del gruppo di ricerca del Caltech sull'aumento dell'interazione tra onde elettriche e acustiche per ottenere trasferimenti più rapidi e efficienti rappresenta un passo promettente nel campo del calcolo quantistico. Il potenziale per memorie quantistiche affidabili e la capacità di gestire algoritmi più complessi potrebbe aprire la strada a una nuova era di calcolo quantistico.
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