加州理工學院（Caltech）的研究人員最近開發了一種混合量子記憶體，能夠將超導量子比特的信息以聲音的形式儲存，顯著延長了儲存時間。這項技術的核心在於將量子電信號轉換為聲學震動，使用基於晶片的機械振盪器，類似於微型調音叉。這些機械波的能量損失速度較慢，有效地防止了不必要的干擾，提供了一種緊湊且可擴展的方案。該團隊的原型在量子狀態的壽命上達到了現有量子比特的30倍，並且正在進一步努力提高數據傳輸速度，以便於實際的量子計算應用。
超導量子比特在微波域中處理量子信息的能力非常高，但其短暫的相干時間限制了它們的數據儲存能力。研究人員正在探索量子記憶體的可能性，這些設備能夠在較長時間內保持量子狀態，以解決這一問題。加州理工學院的小組最近展示了一種混合技術，將超導量子比特的電信息轉換為聲波，以實現更長時間的儲存。在傳統計算中，信息以位元（0或1）形式儲存，而在量子計算中，量子比特可以同時存在於兩種狀態的疊加中，這一特性使量子計算能夠解決傳統計算機無法處理的問題。
該團隊之前已經證明聲子的量子可以作為儲存量子信息的有效介質。這些震動粒子在吉赫茲頻率下運行，與超導量子比特的頻率相匹配，並在保持量子狀態所需的極低溫度下運行良好。它們的長壽命使其成為量子記憶體應用的理想候選者。在這項研究的基礎上，研究人員在晶片上製造了一個超導量子比特，並將其與一個微型機械振盪器連接，這基本上是一個納米級的調音叉。當聲波激發該振盪器的柔性板時，這些板會以吉赫茲頻率震動，並在施加電荷時與量子電信號互動，將量子信息儲存為機械震動進行檢索。
根據團隊的測量，這些振盪器能夠保持量子狀態的時間比當前的超導量子比特長出30倍。這種方法提供了幾個好處：慢速傳播的聲波使得裝置更加緊湊，而機械震動不會輻射到自由空間，從而減少能量損失和干擾。這些特性表明，許多振盪器可以集成到單一芯片上，以實現可擴展的量子記憶體。儘管目前的交互速率需要提升三到十倍以便於實際應用，但該團隊已經有策略來實現這一目標，為先進的量子儲存方案鋪平了道路。這些發現表明，機械振盪器可以作為超導設備的量子記憶體，未來在量子計算、傳感和轉換中具有潛在的應用。該團隊的研究細節已發表在《自然物理學》期刊上。
