캘리포니아 로스 앤젤레스 - 현재 전자 레인지 광자는 많은 양자 컴퓨터의 열쇠입니다. 물리학자는이를 사용하여 프로그램, 읽기 및 다른 방법으로 기계의 양자 비트를 조작합니다. 그러나 마이크로파 기술은 부피가 크고 양자 상태는 오래 가지 않습니다. 이제 여러 그룹이 양자 컴퓨터와 대화하는 새로운 방법을 모색하고 있습니다. 작은 진동으로 일반적으로 성가신 열과 소음의 캐리어가 있습니다.
양자 음향의 신진 징계는 기술을 소형화하고 오래 지속되는 양자 기억을 생성함으로써 배아 양자 컴퓨터를 흔들 수 있습니다. 일리노이 주 시카고 대학교의 물리학자인 앤드류 클레드 (Andrew Cleland)는“우리는 양자 진동을 통제하는 데 옳다”고 말했다.
평범한 컴퓨터가 0 또는 1로 설정할 수있는 비트를 뒤집는 반면, 양자 컴퓨터는 큐 비트를 사용하여 0, 하나, 기괴하게, 0 및 하나로 동시에 설정할 수 있습니다. Google 및 IBM과 같은 회사는 특정 작업에 대한 양자 컴퓨터의 우수성을 보여주기 위해 경주하고 있으며, 많은 사람들이 칩의 초전도 금속 회로로 만든 큐트에 베팅하고 있습니다.
초전도 큐 비트를 제어하거나 읽기 위해 연구자들은 전자 레인지 공진기 (특히 큐 비트 칩의 금속 스트립 또는 주변의 손가락 크기 캐비티)와 상호 작용합니다. 이는 장기 파이프가 소리로 울리는 방식으로 전자 레인지로 울립니다. 큐 비트의 에너지를 조정함으로써 연구자들은 양자 상태를 공진기로 셔틀로 셔틀하여 큐 비트의 제로 상태 상태가 광자가 존재하고없는 공진기의 상태로 저장 될 수 있도록 할 수 있습니다. 그러나 일부 물리학 자들은 전자 레인지 공진기를 양자화 된 진동 또는 포논으로 고리하는 기계적인 것으로 대체하는 이점을 봅니다.
그러한 진동이 열을 구성하기 때문에 이러한 노력은 멍청 해 보일 수 있습니다. 그러나 Absolute Zero 근처의 온도에서 일할 때 잘 설계된 음향 공진기는 전자 레인지보다 더 길게 울릴 수있어 일종의 양자 기억으로 작용할 수 있다고 Yale University의 물리학자인 Robert Schoelkopf는 말합니다. 진동은 또한 동일한 주파수의 전자 레인지만큼 길이가 1 천분 이하의 파장을 가지므로 공진기는 훨씬 더 컴팩트 할 수 있다고 그는 말합니다.
.첫째, 물리학 자들은 양자 진동을 제어하는 법을 배워야합니다. 그들은 2010 년에 Cleland, 캘리포니아 대학교 산타 바바라 (UCSB)에서 2010 년 첫 걸음을 내딛었으며, 천질의 알루미늄에서 에칭 된 진동하는 캔틸레버에서 모든 포논을 깎아서 가장 에너지가 적은 양자지면 상태로 남겨 두었습니다. 그러나 그 간단한 양자 상태는 단지 5 나노초에 지속되었으며 장치를보다 복잡한 양자 운동 상태에 넣을 시간이 너무 적습니다.
더 밀기 위해, 몇몇 그룹은 물질의 표면을 따라 이동하는 표면 음향파 (SAWS)라고 불리는 잔물결을 조작하고있다. 마이크로 칩 외에, 연구원들은 단일 마이크로 미터 간격으로 금속 줄무늬의 두 가지 격자를 에칭합니다. 격자 사이의 간격에서 연구원들은 변환기라고하는 빗 모양의 장치에 전압을 적용하여 파도를 트리거하여 재료가 수축시킵니다. 격자는 거울로서 작용하여 특정 파장의 톱을 앞뒤로 반영하여 틈에 공명합니다. 그리고 트랜스 듀서를 초전도 큐 비트에 연결함으로써 연구자들은 양자 상태를 톱에 연결합니다.
UCSB 대학원생 인 Cleland와 Kevin Satzinger는 이러한 접근 방식을 사용하여 최대 150 나노 세코콘으로 울려 퍼지는 리튬 니오 베이트 칩에 공진기를 만들었습니다. 그들은 공진기에서 제로와 하나의 포논의 원하는 조합을 만들 수 있음을 보여 주었다고 Satzinger는 회의에 말했다. "우리는 에너지가 앞뒤로가는 것을 볼 수 있습니다"Qubit과 Cavity 사이에서 그는 말합니다.
Schoelkopf 그룹의 연구원들은 칩의 표면에 갇힌 파도가 아니라 칩의 벌크 재료를 통과하는 진동에 초점을 맞추고 있습니다. 그들은 큐 비트 아래에서 반 밀리미터 두께 칩의 상부 표면과 하부 표면 사이를 반사 할 수있는 진동을 이용합니다.
이 기하학을 사용하여 연구원들은 사파이어 칩에서 최대 60 마이크로 초 동안 진동을 유지했다고 Yale의 Yiwen Chu는 회의에 말했다. 또한 연구원들은 최대 7 개의 Quanta의 진동을 공진기에 하나씩 공급할 수 있다고 그녀는 보도했다. 더 복잡한 양자 상태를 만드는 것은 "실제로 다음 단계"라고 Chu는 말합니다. 예를 들어, 그녀는 공진기를 Schrödinger Cat State에 넣으려고 시도 할 수 있으며, 여기에는 많은 진동 Quanta를 포함하는 거시적 사운드 파를 포함하고 동시에 진동이 없다.
.음향 공진기는 양자 회로 설계에서 더 많은 유연성을 제공 할 수 있습니다. 일부 회로에서, 다수의 큐 비트는 동일한 마이크로파 공진기에 연결되어 큐 비트 상호 작용을위한 도관 역할을한다. 그러나 대부분의 마이크로파는 단일 주파수의 광자 만 호스팅 할 수 있습니다. 이 경우, 모든 큐브트는 상호 연결된 엉킴으로 서로 상호 작용해야한다고 Jila의 물리학자인 Konrad Lehnert는 Boulder의 콜로라도 대학과 국립 표준 기술 연구소가 공동으로 운영하고 있다고 말합니다.
.대조적으로, 음향 공진기는 큐 비트가 몇 가지 다른 간격 주파수의 진동과 상호 작용할 수 있도록 할 수 있습니다. Lehnert는 큐 비트 간의 상호 작용을 조정할 수있게하여 가장 가까운 이웃 만 상호 작용하여 특정 추상 양자 시스템을 모델링하기에 비해 상호 작용할 수 있다고 Lehnert는 말합니다. 그와 그의 동료들은 그러한 통제권을 향해 발걸음을 내딛었 다, Jila의 Bradley Moores는 회의에 여러 주파수의 톱에 동시에 단일 큐 비트를 결합시킬 수 있음을 보여줌으로써 회의에 말했다.
.양자 음향은 또한 새로운 양자 기술의 주요 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 마이크로파 케이블은 양자 컴퓨터 내에서 정보를 셔틀 할 수 있습니다. 그러나 다른 실험이나 먼 위치로 이동하려면이 신호는 광학 섬유에서 먼 거리를 이동할 수있는 전자 레인지에서 광학 광자로 변환해야 할 것입니다. 전자 레인지 주파수에서 파문이 파장은 광학 광자와 유사한 파장을 가지고 있습니다. 따라서 원칙적으로, 그들은 두 사람 사이를 번역 할 다리 역할을 할 수 있다고 연구원들은 아직 아무도 그것을 정확히 모르는 사람은 아니라고 말합니다.
.음향 공진기는 양자 영역의 범위를 테스트 할 수도 있습니다. 양자 이론은 원자 나 광자와 같은 작은 것들이 한 번에 두 곳에있을 수 있지만 거시적 물질에서 그러한 행동을 본 적이 없다. 일부 이론가들은 아직 중력을 포함하는 아직 중력이있는 원칙이 큰 물체의 경우 발생하는 것을 막을 것이라고 주장합니다. 그러나 Chu는 그녀의 그룹의 사파이어 칩을 동시에 반대 방향으로 진동시키는 것이 가능할 것이라고 말했다. 그것은 수십 마이크로 그램의 재료를 동시에 동시에 두 곳에두고, 양자 기묘함이 거의 인간 규모로 확장되는지 테스트 할 것입니다. "당신은 시도 할 때까지 모른다."
