מדענים יצרו את הקיוביט המכני הראשון בעולם: מערכת זעירה ונעה האוגרת מידע קוונטי באמצעות רעידות במקום זרמים חשמליים או אור.
הן היחידות הבסיסיות של. בניגוד לסיביות שתמצא במחשב קלאסי, קיוביטים יכולים להתקיים כ-0, 1 או סופרפוזיציה של שניהם, הודות לפעולה הפנימית המוזרה שלו.
באופן מסורתי, אלה עשויים ממעגלים, טעונים(יונים), או חלקיקים קלים (). עם זאת, הקיוביט המכני החדש משתמשפונונים- סוג של "קוואזי-חלקיק" - שנוצר על ידי רעידות בתוך גביש ספיר מהונדס בדיוק.
קוואזי-חלקיק הוא מושג המשמש לתיאור התנהגות ואינטראקציות של קבוצת חלקיקים כאילו הם פועלים כחלקיק בודד. במקרה זה, פונונים מייצגים קוואזי-חלקיקים המשמשים בעצם כנושאים של אנרגיה רטט.
פריצת הדרך עשויה לסלול את הדרך לטכנולוגיות חיישנים רגישות במיוחד המסוגלות לזהות כוחות כמו כוח המשיכה, כמו גם שיטות חדשות לשמירה על יציבות במחשבים קוונטיים לתקופות ארוכות יותר, אמרו המדענים. הם פרסמו את המחקר שלהם ב-14 בנובמבר בכתב העתמַדָע.
קָשׁוּר:
מערכות מכניות נחשבו היסטורית מאתגרות מכדי לשמש כקיוביטים מכיוון שבזכות עקרונות מכניקת הקוונטים, הן אף פעם לא דוממות לחלוטין. זה אומר שתמיד יש תנועה שיורית שצריך לתת עליהן את הדעת ולבקרה כדי שהן יפעלו ברמה הקוונטית.
באופן דומה, מתנדים מכניים - מכשירים האוגרים ומעבירים אנרגיה בצורה של פונונים - נתונים בדרך כלל לתנודות הרמוניות ברמות אנרגיה מרווחות באופן שווה. זו בעיה, הסבירו המדענים, מכיוון שמרווח אחיד מקשה על בידוד שני מצבי האנרגיה הדרושים כדי לייצג את ה-0 וה-1 של קיוביט.
"[האתגר] הוא האם אתה יכול להפוך את רמות האנרגיה למרווחים מספיק כדי שתוכל להתמודד עם שתיים מהן מבלי לגעת באחרות", מחבר המחקר.Yiwen Chu, פיסיקאי ב-ETH ציריך, סיפרמַדָע.
החוקרים התמודדו עם בעיה זו על ידי יצירת מערכת "היברידית", צימוד מהוד קריסטל ספיר בגודל 400 מיקרומטר (0.4 מ"מ) עם קיוביט מוליך-על, וכוונון של השניים לאינטראקציה בתדרים מאופקים מעט. כאשר המהוד והקיוביט פעלו באינטראקציה, הוא מילב את המצבים הקוונטיים שלהם, וכתוצאה מכך רמות אנרגיה מרווחות לא אחידות במהוד - תופעה המכונה "אנהרמוניות".
זה איפשר לחוקרים לבודד שני מצבי אנרגיה שונים, ולמעשה להפוך את המהוד לקוביט מכני.
בעוד שהקיוביט המכני יכול להחזיק מידע קוונטי ולתפעל אותו, נאמנות המערכת - מדד למידת הדיוק שבה היא מבצעת פעולות קוונטיות - נרשמה כ-60% בלבד. לשם השוואה, קיוביטים מוליכי-על מתקדמים לעתים קרובות.
למרות זאת, קיוביטים מכניים עשויים להציע יתרונות ייחודיים, אמרו המדענים. לדוגמה, הם יכולים לקיים אינטראקציה עם כוחות כמו כוח הכבידה בדרכים שמערכות קוונטיות אחרות אינן יכולות, מה שהופך אותן למועמדות מבטיחות לפיתוח חיישנים קוונטיים רגישים ביותר.
קיוביטים מכניים עשויים גם להיות מסוגלים לאחסן מידע קוונטי לפרקי זמן ארוכים יותר, אמרו. זה קריטי לשמירה על קוהרנטיות - מדד לכמה זמן מערכת יכולה להישאר יציבה ולבצע חישובים באמצעות נתונים קוונטיים ללא הפרעות.
החוקרים פועלים כעת לקשר קיוביטים מכניים מרובים יחד כדי לבצע חישובים בסיסיים, שלדבריהם יסמנו צעד מפתח לקראת יישומים מעשיים של הטכנולוגיה.
