利用聲波存儲量子信息，量子比特搭載傳統技術推動量子計算新發展

量子比特的形成方式有很多種，目前看來，谷歌和IBM大力投入研發的超導型量子比特風頭正勁，在可操控量子比特數目方面處於領先位置。然而，基於超導的量子比特其相干性易受外界干擾，裝置體積較大，集成困難。

針對這些問題，耶魯大學的科學家近期研製了一種易於製造的裝置，該裝置可以使用聲波來存儲量子信息，然後在彼此之間進行轉換。所有的這些可在一個集成晶元上實現。相關文章發表在9月21號《科學》雜誌網路版。

該裝置可以使得一個人工製造的超導原子，即量子比特，同一個高頻率的體聲波諧振器進行能量和信息的交換。該裝置可實現存儲和操控脆弱的量子數據，既抗干擾又製作簡易，這種特性是量子計算技術發展的關鍵。

圖 | 藍寶石晶體中超導量子比特耦合聲子的示意圖。內圖顯示的是利用量子比特測量到的生子的能量譜

這項工作是由耶魯大學校內合作完成的，包括Robert Schoelkopf的實驗室，Robert Schoelkopf本人是應用物理和物理系的Sterling教授。該文章的第一作者，Schoelkopf實驗室的博士後Yiwen Chu表示，這種新型的裝置特點是由超導鋁和一個由藍寶石片製成的機械諧振器構成。藍寶石片兩面均被拋光，可作為聲波的鏡子。

「我們發現，即使單一的聲學量子粒子，或聲子，也可以在這些鏡子之間來回反射，並存在較長的時間。」Chu解釋道。「它也可以與藍寶石表面由氮化鋁盤製成的超導量子比特相耦合，實現聲能向電磁能的互相轉換。」

這些特性的組合使得研究人員可以將量子態傳遞到機械諧振器中，或從機械諧振器中讀取量子比特信息，Chu補充道。而且，她還發現這種新的裝置比現有的其他裝置更加容易製作。

這項研究成果是耶魯大學的科學家近期在量子超導方面取得的一系列突破之一。他們的目標在於創造基於量子形式集成電路的電子設備。Chu表示，將量子超導的知識與機械諧振器結合是非常有價值的。

「例如，機械諧振器可用來存儲超導量子比特的信息，這種方式更加容易集成，而且穩定，」她說。「它們也可以用來將超導電路與其他形式的量子體系對接，比如可見光或紅外光。未來可能使我們在自己的電路上產生量子信息然後利用光傳輸很遠的距離。」

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