噪声中的革命：用声波储存量子信息的前沿方法

在信息时代，量子计算已成为一项引人瞩目的技术，但其关键之一是如何高效地存储信息。就像您的计算机中存储着宝贵的照片、提醒和数据一样，量子计算也需要一种创新的方法来保存其重要信息。而加利福尼亚理工学院（Caltech）电子工程与应用物理学助理教授穆罕默德-米尔霍塞尼（Mohammad Mirhosseini）领导的团队，正在以一种颠覆性的方式，将电子量子态转化为声波并存储起来，为量子计算的未来铺平道路。



在最近发表在《自然-物理》（Nature Physics）杂志上的研究中，Mirhosseini 团队展示了他们研发的一项革命性方法。这项方法将电子量子态转化为声波，为量子信息的存储带来新的前景。这项技术利用了声子的特性，避免了能量损失的问题，从而延长了信息的存储时间，为量子计算领域注入了新的活力。



声子，即光子的声音，成为了这一方法的关键。Mirhosseini 团队的实验利用声子来储存量子信息，因为制造能够存储这些机械波的微小装置相对容易。通过一个生动的比喻，我们可以想象将信息存储于回声强烈的房间中。就像您大声说出杂货清单，声音在房间中回荡，将信息储存下来。虽然这不可能在实际房间中实现，但 Mirhosseini 团队采用了一种由柔性板构成的微型装置，这些板以极高频率振动，能够与携带量子信息的电信号进行互动。这一创新方法为量子信息的存储和处理开辟了新的道路。



Mirhosseini 表示，以往的研究多集中在压电材料上，试图将机械能转化为电能。然而，这些方法往往伴随能量损失，而在量子领域，能量损失是一个严重的挑战。与此不同的是，Mirhosseini 团队的新方法不受特定材料特性的限制，这使得它与现有的微波量子设备兼容。

论文的第一作者、Mirhosseini 团队的研究生阿尔基姆-博兹库尔特（Alkim Bozkurt）表示：“在量子应用研究中，制造小型高效的存储设备一直是一个挑战。然而，我们的方法将量子信息在电路中的存储时间延长了两个数量级。”

这一革命性的方法为量子计算的未来带来了新的前景，为信息存储领域的发展注入了新的活力。