Kuantum bilgisi kırılgandır ve onu korumak için kullanılan olağan araç — kübiti çevresel gürültüden ayıran mikrodalga darbeleri dizisi — en umut verici donanım platformlarından birinde, fononik kovuklar içinde tutulan spinlerde, pek işe yaramıyor. Harvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu'nda Marko Lončar'ın laboratuvarındaki araştırmacılar, Nature Physics'te yayımlanan bir çalışmada korumayı mekanik hale getirerek bu sınırın etrafından dolaşmanın yolunu anlatıyor.
Ekip, kuantum bilgisi depolamak için önde gelen bir aday olan elmastaki silisyum-boşluk spinini, fononlardan — minik titreşim paketlerinden — oluşan mekanik bir alanla sürekli olarak sürdü. Sonuç, "giydirilmiş" (dressed) bir kübit: sürekli bir akustik alanı üzerinde taşıyan ve bu sayede düşük frekanslı çevresel gürültüye karşı daha az savunmasız kalan bir kübit. Yazarların "tamamen mekanik uyum koruması" dediği bu yaklaşım, spinin uyum (coherence) süresini yaklaşık üç kat artırdı.
Asıl önem, uyumlulukta. Fononlar, çip ölçeğindeki kuantum ağlarında ışığa karşı pratik bir avantaja sahip: aynı frekansta dalga boyları çok daha kısa olduğundan bileşenler daha küçük yapılıp daha sık yerleştirilebiliyor ve hem katı hal spinleriyle hem de elektromanyetik alanlarla kolayca etkileşiyorlar. Ancak fononları faydalı kılan aynı kovuklar, alışılmış ayırma yöntemlerine direnç gösteriyordu. Yeni koruma sürekli bir mekanik alandan geldiği için bu kovukların içinde çalışabiliyor — bu da fononlara potansiyel bir çift rol veriyor: düğümler arasında kuantum bilgisini taşımak ve aynı anda onu korumaya yardım etmek.
"Spinin fononlarla güçlü etkileşmesi ve aynı zamanda uzun bir uyum süresine sahip olması gerekiyor," diyor deneyleri Lončar laboratuvarında doktora öğrencisiyken yürüten ve şu anda Boston Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacı olan Eliza Cornell. Sonuç, mikroskobik ses dalgalarının daha güvenilir ve kompakt kuantum aygıtları ile farklı kübit türlerini birleştiren hibrit sistemler için pratik bir araç haline gelebileceğine işaret ediyor. Çalışma NSF, Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi ve DOE'nin Q-NEXT merkezi tarafından desteklendi; Harvard'ın Teknoloji Geliştirme Ofisi patent koruması için girişimlerini sürdürüyor.
