量子估算，如同傳統(tǒng)估算一樣，須要一種方式來(lái)儲(chǔ)存它使用和處理的信息。在您如今使用的計(jì)算機(jī)上，信息，無(wú)論是您的狗的相片、關(guān)于同學(xué)生日的提醒，還是您在瀏覽器地址欄中輸入的詞組，都必須儲(chǔ)存在某個(gè)地方。量子估算作為一個(gè)新領(lǐng)域，仍在研究在那里以及怎樣儲(chǔ)存量子信息。
在發(fā)表在《自然化學(xué)學(xué)》雜志上的一篇論文中，電氣工程和應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)助理院長(zhǎng)展示了他的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的一種新方式，該方式可以有效地將電量子態(tài)轉(zhuǎn)化為聲音，反之亦然。這種類型的轉(zhuǎn)換可能容許儲(chǔ)存由未來(lái)量子計(jì)算機(jī)打算的量子信息，這種量子計(jì)算機(jī)可能由電路制成。
這些方式借助了所謂的聲子，相當(dāng)于稱為光子的光粒子的聲音。（請(qǐng)記住，在量子熱學(xué)中，所有波都是粒子，反之亦然）。該實(shí)驗(yàn)研究了用于儲(chǔ)存量子信息的聲子，由于建立可以儲(chǔ)存這種機(jī)械波的大型設(shè)備相對(duì)容易。
要了解聲波怎么儲(chǔ)存信息，請(qǐng)想像一個(gè)非?；芈暤呐P室。如今量子通訊儲(chǔ)存，假定你須要記住你晚上的購(gòu)物清單，所以你打開(kāi)那種臥室的門，高呼“雞蛋，培根和果汁！”然后關(guān)上門。一個(gè)小時(shí)后，到了去雜貨店的時(shí)侯，你打開(kāi)門，把頭探進(jìn)去，看到你自己的聲音還在回蕩，“雞蛋、培根和果汁！”您剛才使用聲波來(lái)儲(chǔ)存信息。
其實(shí)，在現(xiàn)實(shí)世界中，這樣的回聲不會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，你的聲音最終可能會(huì)失真，以至于你沒(méi)法再分辨你自己的話，更不用說(shuō)使用整個(gè)屋子來(lái)儲(chǔ)存一點(diǎn)數(shù)據(jù)將是荒唐的。研究小組的解決方案是一個(gè)由柔性板組成的微型裝置，這種柔性板被極高頻的聲波震動(dòng)。當(dāng)電荷被放置在這種板上時(shí)，它們才能與攜帶量子信息的聯(lián)通號(hào)互相作用。這容許將信息通過(guò)管線傳輸?shù)皆O(shè)備中進(jìn)行儲(chǔ)存，并通過(guò)管線傳輸?shù)皆O(shè)備以供之后使用-這與你在本故事上面喊的臥室的門沒(méi)有哪些不同。
依據(jù)的說(shuō)法，先前的研究早已調(diào)查了一種稱為壓電的特殊類型的材料，作為在量子應(yīng)用上將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的手段。
“然而，這種材料常常會(huì)引起電波和聲波的能量損失，而耗損是量子世界的一大殺手，”說(shuō)。相比之下，和他的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的新方式獨(dú)立于特定材料的性質(zhì)，使其與基于微波的已完善的量子元件兼容。
對(duì)于從事量子應(yīng)用的研究人員來(lái)說(shuō)，創(chuàng)建具有小占地面積的有效儲(chǔ)存設(shè)備是另一個(gè)實(shí)際挑戰(zhàn)，小組的研究生量子通訊儲(chǔ)存，該論文的主要作者Alkim說(shuō)。
“然而，我們的方式才能將來(lái)自電路的量子信息儲(chǔ)存時(shí)間比其他緊湊型機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)兩個(gè)數(shù)目級(jí)，”他補(bǔ)充道。
該研究的共同作者包括柴塔利·喬希和韓·趙，她們都是電氣工程和應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)的博士后學(xué)者;彼得·戴（PeterDay）和亨利·勒杜克（HenryLeDuc）是加洲理工大學(xué)為NASA管理的噴氣助推實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家。
更多信息：Alkim等人，長(zhǎng)壽命聲子的量子機(jī)電插口，自然數(shù)學(xué)學(xué)（2023）。DOI：10.1038/-023-02080-w.
刊物信息：《自然數(shù)學(xué)學(xué)》
