摘要：加州理工学院（Caltech）的研究人员开发出一种混合量子存储器，将超导量子比特的信息以声音形式存储，显著延长了存储时间。
该团队通过芯片级“音叉”将量子比特信号转换成声音，从而减缓能量损失并减少对可扩展存储的干扰。
加州理工学院（Caltech）的研究人员开发出一种混合量子存储器，将超导量子比特的信息以声音形式存储，显著延长了存储时间。
他们使用基于芯片的机械振荡器（类似微型音叉）将量子电信号转换为声振动。这些机械波的能量损失更慢，并能避免不必要的干扰，从而提供了一种紧凑且可扩展的方法。
该团队的原型机的寿命比现有量子比特长30倍，并且正在持续努力提高实际量子计算应用的数据传输速度。
2025年4月，来自英国和欧洲大学的科学家实现了全球首个量子计算机数据存储和检索，标志着构建未来量子互联网的关键一步。
声音记忆
超导量子比特在微波领域处理量子信息方面非常高效，但相干时间较短，限制了其存储数据的能力。
为了解决这一问题，研究人员正在研究量子存储器——能够长时间维持量子态的设备。为了实现更长时间的存储，加州理工学院的一个研究小组最近展示了一种混合技术，可以将超导量子比特中的电信息转换为声波。
比特（0 或 1）用于传统计算中存储信息，而量子比特（可以同时存在于两种状态的叠加中）则用于量子计算。
这一特性使得量子计算能够解决传统机器无法处理的问题。超导电路是许多量子系统的基础，电子在极低温度下自由流动，从而产生量子比特。虽然超导电路的计算能力很强，但在存储方面却不太擅长。
通过将量子比特与以千兆赫频率振动的微型机械振荡器连接起来，加州理工学院的研究团队将量子态的保存时间比现有方法延长了30倍，这标志着他们朝着实用、可扩展的量子存储解决方案迈出了重要一步。加州理工学院电气工程与应用物理学助理教授穆罕默德·米尔侯赛尼（Mohammad Mirhosseini）在一份声明中表示：
“一旦获得了量子态，你可能并不想立即对其进行任何操作。你需要一种在需要进行逻辑运算时返回到该状态的方法。为此，你需要量子存储器。”
振荡器扩展量子比特
加州理工学院的研究小组此前已经证明，声子（声音的量子）可以成为存储量子信息的有效媒介。
这些振动粒子以千兆赫的频率运行，与超导量子比特的频率相匹配，并且在保持量子态所需的极低温度下运行良好。
它们的长寿命使其成为量子存储应用的有希望的候选材料。
在此基础上，研究人员在芯片上制作了一个超导量子比特，并将其连接到一个微型机械振荡器（本质上是一个纳米级音叉）。
当声波激发构成该振荡器的柔性板时，它们会以千兆赫的频率振动。当施加电荷时，这些板可以与量子电信号相互作用，以机械振动的形式存储和检索量子信息。
据该团队称，测量结果表明，振荡器保持量子态的时间比目前的超导量子比特长达 30 倍。
该方法有几个好处：传播速度较慢的声波可以实现紧凑的设备，并且机械振动不会辐射到自由空间，从而减少能量损失和干扰。
这些特性表明，多个振荡器可以集成到单个芯片上，从而实现可扩展的量子存储器。
尽管目前的相互作用速率需要提高三到十倍才能实现实际应用，但该团队已制定了实现这一目标的策略，研究人员表示，这为先进的量子存储解决方案铺平了道路。
“这些发现表明，机械振荡器可以充当超导器件的量子存储器，未来在量子计算、传感和传导领域具有潜在的应用前景，”该团队在研究摘要中表示。该团队的研究
细节发表在《自然物理》杂志上。
来源：小姚的科学世界
