Для передачи квантовой информации между квантовыми битами (кубитами) можно использовать поверхностные «звуковые волны» – этот метод позволит избежать потерь данных и значительно увеличить расстояния, на которые можно передавать квантовые данные, говорится в статье, опубликованной в Physical Review X.

Отсутствие способов обмена состояниями между кубитами на дальнем расстоянии остается одним из самых сложных препятствий на пути создания универсальных и масштабируемых систем квантовой коммуникации и квантовых вычислений. Чтобы создать такие системы необходимо научиться «запутывать» квантовые объекты – фотоны, ионы, алмазы с азотными вакансиями (NV-центры), сверхпроводящие кубиты – расположенные на значительных расстояниях.

В оптоволоконных линий фотоны быстро теряют свои квантовые свойства, их состояние разрушается. Поэтому ученые активно ищут альтернативные способы передачи квантовых состояний.

Группа под руководством членов Международного консультативного совета РКЦ Михаила Лукина и Игнасио Сирака теоретически обосновала новый метод передачи квантовых состояний – с помощью звука. Они предложили использовать поверхностные акустические колебания (фононы) в пьезоактивных материалах как универсальный передающий элемент для «спаривания» кубитов.

Авторы исследования отмечают, что предложенный ими способ позволяет передавать квантовые состояния между практически любыми типами квантовых бит, как созданных на основе квантовых точек и фотонов, так и на базе ионов или сверхпроводящих контактов Джозефсона.

Кроме того, частоты типичных поверхностных акустических волн лежат в гигагерцовом диапазоне, что близко соответствует частотам перехода искусственных атомов в основное состояние, что позволяет использовать для работы уже существующие криогенные технологии. Предложенный способ может работать на чипах с использованием современных микроэлектронных технологий.