Novo método usa ondas sonoras para armazenar informações quânticas

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Novo método usa ondas sonoras para armazenar informações
quânticas
Conceito de um artista de um dispositivo de armazenamento de memória quântica. É retangular e cercado por uma
grade de quadrados menores. As ondas sonoras parecem irradiar dentro dele e fora dele.
A computação quântica, como a computação regular, requer uma maneira de armazenar as informações que usa e
processa. Assim como o computador que você está usando atualmente armazena fotos, lembretes e textos, a
computação quântica ainda está descobrindo como e onde armazenar informações quânticas.
Em um artigo recentemente publicado na Nature Physics, Mohammad Mirhosseini, professor assistente de
engenharia elétrica e física aplicada, apresenta um novo método desenvolvido por seu laboratório que traduz
eficientemente os estados quânticos elétricos em som e vice-versa. Este método poderia potencialmente ser usado
para armazenar informações quânticas geradas por futuros computadores quânticos, que provavelmente serão feitos
a partir de circuitos elétricos.
A técnica depende de fônons, que são os equivalentes de som de partículas de luz chamadas fótons. No campo da
mecânica quântica, as ondas e as partículas são intercambiáveis. A pesquisa explora o uso de fônons para
armazenar informações quânticas porque é relativamente fácil construir pequenos dispositivos capazes de
armazenar essas ondas mecânicas.
Para entender como as ondas sonoras podem armazenar informações, imagine estar em uma sala com fortes ecos.
Se você precisa se lembrar de sua lista de compras, você abre a porta, grita seus itens e fecha a porta. Uma hora
depois, quando você abre a porta novamente, você pode ouvir sua própria voz ecoando os itens do supermercado.
Isso demonstra como as ondas sonoras podem armazenar informações.
No entanto, na realidade, tal eco não duraria muito, e o som pode se tornar distorcido, dificultando a compreensão.
Além disso, usar uma sala inteira para armazenar uma pequena quantidade de dados seria impraticável. A solução
da equipe de pesquisa é um pequeno dispositivo que consiste em placas flexíveis que vibram em frequências
extremamente altas quando expostas a ondas sonoras. Ao colocar uma carga elétrica nessas placas, eles podem
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interagir com sinais elétricos que transportam informações quânticas. Isso permite que as informações sejam
armazenadas no dispositivo e recuperadas mais tarde, semelhante a abrir e fechar a porta da sala onde você gritou
anteriormente.
According to Mohammad Mirhosseini, previous studies had examined piezoelectric materials for converting
mechanical energy to electrical energy in quantum applications. However, these materials tend to cause energy loss
for both electrical and sound waves, which is problematic in the quantum realm. In contrast, Mirhosseini’s team has
developed a new method that is independent of specific material properties, making it compatible with established
quantum devices based on microwaves.
Creating efficient storage devices with small footprints has been a practical challenge for researchers in quantum
applications. Alkim Bozkurt, a graduate student in Mirhosseini’s group and the lead author of the paper, explains that
their method enables the storage of quantum information from electrical circuits for much longer durations than other
compact mechanical devices.
The paper describing this work, titled “A quantum electromechanical interface for long-lived phonons,” is featured in
the June 22 issue of Nature Physics. The co-authors of the paper include Chaitali Joshi and Han Zhao, both
postdoctoral scholars in electrical engineering and applied physics, as well as Peter Day and Henry LeDuc, scientists
at the Jet Propulsion Laboratory managed by Caltech for NASA.