在量子信息存储领域的一项跨越式进展中，加州理工学院的科学家开发出一种混合系统，可将超导量子比特的脆弱量子态转化为振动，其保存时间比现有方法延长了多达 30 倍。
这一突破有望填补量子技术领域最关键的缺口之一：让信息保持足够长的稳定时间，从而解决当今计算机无法应对的难题。
从比特到量子比特，再到更广阔的领域
传统计算机以比特形式处理数据 ------ 即取值为 0 或 1 的二进制数值。
而量子计算机依赖于量子比特，借助 "叠加态" 这一量子现象，量子比特可同时处于 0 和 1 两种状态。这一特性使量子系统能够处理经典计算机难以应对的复杂问题。
如今的许多量子计算机都基于超导电路构建，在极低温环境下，电子可在其中无电阻流动。
这些超导量子比特在快速计算方面表现出色，但在长时间存储量子信息方面能力薄弱。
为解决这一问题，科学家们一直在寻找可靠的 "量子存储器"，以在不影响完整性的前提下保存量子态。
将电转化为声波
在电气工程与应用物理学教授穆罕默德・米尔侯赛尼的指导下，由研究生阿尔基姆・博兹库尔特和奥米德・戈拉米牵头的加州理工学院团队采取了一种非常规方法。
他们的解决方案是将承载量子态的电信号转化为声波。
这些声波由 "声子"（振动的量子粒子）构成，被存储在一种名为 "机械振荡器" 的装置中。
这种振荡器的概念类似于微型音叉，其核心是工作在千兆赫频率的振动板，该频率与超导量子比特兼容。这些振动板能够保存量子信息，并在之后无损耗地将其释放。
为何声音在存储方面优于电
研究揭示了声波具备如此优势的原因：与电磁波不同，声波传播速度慢得多，且能被限制在装置内部，从而避免能量泄漏及来自周边系统的干扰。
测试显示，机械振荡器对量子态的保存时间约为最先进超导量子比特的 30 倍。
这种延长的存储时间为更复杂的量子算法开辟了可能 ------ 这类算法需要在进一步处理前将信息暂时 "存放" 起来。
紧凑、可扩展且面向未来
由于声波速度慢于光速，这类装置可做得更小，同时仍能高效运行。
这种紧凑性意味着，多个振荡器可集成到单一芯片上。这种可扩展性是构建更大、更强大量子计算机的关键一步。
不过，该团队也承认仍需改进：当前系统虽能实现量子信息的存储与读取，但传输速率需提升 3 至 10 倍，才能满足实际量子计算的需求。
量子存储器的前路
该研究团队已在探索提升电波与声波相互作用的方法，以实现更快、更高效的传输。
若取得成功，这种混合量子存储设计可能成为未来量子处理器的核心技术。
加州理工学院的研究人员证明，声波作为量子信息存储介质的性能优于电，这为量子工程师的工具库增添了一项强大的新工具，使我们向实用化、大规模量子计算机又迈进了一步。
本文转载自 雪兽软件
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