Os cientistas de Yale criaram um dispositivo simples de produzir que usa ondas sonoras para armazenar informações quânticas e convertê-las de uma forma para outra, tudo dentro de um único, chip integrado.

O dispositivo permite que um átomo artificial supercondutor - um qubit - troque energia e informações quânticas com um ressonador de onda acústica em massa de alta frequência (HBAR). A capacidade de manipular e armazenar dados quânticos frágeis de uma forma robusta e fácil de fabricar é uma etapa crucial no desenvolvimento da tecnologia de computação quântica.

O trabalho é uma colaboração em Yale entre os laboratórios de Robert Schoelkopf, o Professor Sterling de Física e Física Aplicada, e Peter Rakich, professor assistente de física. Yiwen Chu, um associado de pós-doutorado no laboratório de Schoelkopf, liderou o esforço e é o primeiro autor de um estudo que aparece em 21 de setembro na edição online da revista Ciência .

Chu disse que o novo dispositivo apresenta um qubit feito de alumínio supercondutor e um ressonador mecânico feito com uma pastilha de safira. O wafer tem duas superfícies polidas que atuam como espelhos para as ondas sonoras.

"Descobrimos que mesmo uma única partícula quântica de som, ou um phonon, pode viver por muito tempo quando salta para frente e para trás entre esses espelhos, "Chu explicou." Ele também pode ser acoplado a um qubit supercondutor feito na superfície da safira usando um disco de nitreto de alumínio, que converte energia acústica em energia eletromagnética e vice-versa. "

A combinação dessas propriedades permite aos pesquisadores transferir estados quânticos para frente e para trás entre o qubit e o ressonador mecânico, Chu acrescentou. Ela também observou que o novo dispositivo é mais fácil de fabricar do que outros sistemas que mesclam circuitos supercondutores com movimento mecânico.

Os cientistas de Yale fizeram uma série de descobertas supercondutoras quânticas nos últimos anos, voltado para a criação de dispositivos eletrônicos que são a versão quântica do circuito integrado. A capacidade de combinar esse conhecimento com um ressonador mecânico é um passo valioso, Disse Chu.

"Por exemplo, ressonadores mecânicos podem ser usados ​​para armazenar informações quânticas geradas por qubits supercondutores de uma forma mais compacta e robusta, ", disse ela. Eles também podem ser usados ​​para fazer a interface de circuitos supercondutores com outros tipos de objetos quânticos, como luz visível ou infravermelha. Isso potencialmente nos permitiria criar informações quânticas em nossos circuitos e, em seguida, transmiti-las por longas distâncias usando luz. "