p Os físicos desenvolveram uma memória quântica 3-D que aborda a compensação entre alcançar longos tempos de armazenamento e tempos de leitura rápidos, ao mesmo tempo em que mantém uma forma compacta. A nova memória tem aplicações potenciais em computação quântica, comunicação quântica, e outras tecnologias. p Os físicos, Edwar Xie e co-autores do Walther-Meissner-Institut, Universidade Técnica de Munique, e Nanosystems Initiative Munich (NIM), Alemanha, publicaram um artigo sobre a nova memória quântica 3-D em uma edição recente da Cartas de Física Aplicada .

p "Uma vez que a informação quântica é muito frágil, precisa ser processado rapidamente ou preservado em um armazenamento adequado. Esses dois requisitos são geralmente conflitantes, "Xie disse Phys.org . "O maior significado do nosso trabalho é que ele mostra como construir um dispositivo com acesso rápido às informações quânticas armazenadas, permitindo o processamento rápido, combinado com um longo tempo de armazenamento. "

p Um dos maiores desafios enfrentados por qualquer tipo de tecnologia quântica é aumentar a vida útil do qubit, e quando se trata de memórias quânticas, Dispositivos 3-D oferecem os tempos de coerência mais longos, até alguns milissegundos. Nessas memórias, qubits são armazenados em cavidades de guia de onda de microondas 3-D, cujos tempos de decaimento lentos permitem longos tempos de armazenamento de qubit. Contudo, uma troca ocorre nesses dispositivos, uma vez que os tempos de leitura rápidos exigem que a deterioração da cavidade seja rápida.

p Anteriormente, pesquisadores abordaram essa compensação de várias maneiras, por exemplo, separando fisicamente as unidades de armazenamento e leitura. Contudo, com unidades separadas, os dispositivos tornam-se relativamente grandes e volumosos em comparação com as memórias 2-D, causando problemas de escalabilidade.

p Para atingir simultaneamente longos tempos de armazenamento, tempos de leitura rápidos, e uma pequena pegada, no novo estudo, os pesquisadores usaram a estrutura multimodo de cavidades 3-D. Nesta abordagem, os pesquisadores usaram antenas para acoplar um qubit a dois modos distintos de uma única cavidade de microondas 3-D, que é muito mais compacto do que usar duas unidades totalmente separadas. Eles projetaram a cavidade para que o modo de memória tenha um fator de qualidade 100 vezes maior do que o modo de leitura, o que leva a um decaimento lento para o modo de memória e um decaimento rápido para o modo de leitura.

p Como resultado deste acoplamento, os pesquisadores demonstraram que o estado do qubit pode ser lido em uma escala de tempo 100 vezes menor que o tempo de armazenamento. Avançar, simulações mostraram que um posicionamento mais preciso da antena poderia estender a razão entre a leitura e o tempo de armazenamento para 25, 000. Este valor superaria significativamente a proporção mais alta relatada atualmente de 7300 para memórias quânticas com cavidades cilíndricas 3-D.

p No futuro, os pesquisadores planejam fazer mais melhorias na memória, como aumentar a escala adicionando mais qubits, acoplar o qubit aos modos de cavidade superior, e permitindo que a memória armazene estados de gato (uma superposição de dois estados macroscópicos), que tem aplicações potenciais em computação quântica variável contínua.

p "Uma aplicação potencial desta memória quântica 3-D compacta está no campo da simulação quântica analógica, onde um circuito quântico projetado, como um qubit, imita um átomo, "Xie disse." Devido ao seu tamanho compacto e requisitos flexíveis de cabeamento, nossa plataforma de memória quântica 3-D é especificamente adequada para a construção de cadeias de átomos artificiais para a simulação de moléculas. Aqui, uma célula da cadeia consiste em uma única cavidade 3-D com um qubit, um modo de armazenamento para armazenamento intermediário de informações e um modo de leitura para recuperação rápida de informações. O acoplamento à célula vizinha pode ser alcançado com outro qubit. " p © 2018 Phys.org