Les scientifiques de Yale ont créé un appareil simple à produire qui utilise des ondes sonores pour stocker des informations quantiques et les convertir d'une forme à une autre, tout à l'intérieur d'un seul, puce intégrée.

Le dispositif permet à un atome artificiel supraconducteur, un qubit, d'échanger de l'énergie et des informations quantiques avec un résonateur à ondes acoustiques en masse à haute fréquence (HBAR). La capacité de manipuler et de stocker des données quantiques fragiles d'une manière robuste et facile à fabriquer est une étape cruciale dans le développement de la technologie de l'informatique quantique.

Le travail est une collaboration à Yale entre les laboratoires de Robert Schoelkopf, le professeur Sterling de physique appliquée et de physique, et Peter Rakich, professeur adjoint de physique. Yiwen Chu, un associé postdoctoral dans le laboratoire de Schoelkopf, a dirigé l'effort et est le premier auteur d'une étude qui paraît le 21 septembre dans l'édition en ligne du journal Science .

Chu a déclaré que le nouvel appareil comprend un qubit fabriqué à partir d'aluminium supraconducteur et un résonateur mécanique fabriqué avec une plaquette de saphir. La plaquette a deux surfaces polies agissant comme des miroirs pour les ondes sonores.

"Nous avons découvert que même une seule particule quantique de son, ou un phonon, peut vivre très longtemps quand il rebondit entre ces miroirs, " a expliqué Chu. " Il peut également être couplé à un qubit supraconducteur réalisé à la surface du saphir à l'aide d'un disque de nitrure d'aluminium, qui convertit l'énergie acoustique en énergie électromagnétique et vice versa."

La combinaison de ces propriétés permet aux chercheurs de transférer des états quantiques entre le qubit et le résonateur mécanique, Chu a ajouté. Elle a également noté que le nouveau dispositif est plus facile à fabriquer que d'autres systèmes qui fusionnent des circuits supraconducteurs avec un mouvement mécanique.

Les scientifiques de Yale ont fait une série de percées supraconductrices quantiques ces dernières années, visant à créer des dispositifs électroniques qui sont la version quantique du circuit intégré. La capacité de combiner ces connaissances avec un résonateur mécanique est une étape précieuse, dit Chu.

"Par exemple, les résonateurs mécaniques peuvent être utilisés pour stocker les informations quantiques générées par les qubits supraconducteurs de manière plus compacte et robuste, " dit-elle. Ils peuvent également être utilisés pour interfacer des circuits supraconducteurs à d'autres types d'objets quantiques, comme la lumière visible ou infrarouge. Cela nous permettrait potentiellement de créer des informations quantiques dans nos circuits, puis de les transmettre sur de longues distances à l'aide de la lumière."