Onderzoekers van het Amerikaanse instituut voor normen en technologie in Boulder en de naburige universiteit van Colorado hebben, naar eigen zeggen, voor het eerst een mechanisch kwantumgeheugenelement gemaakt, waarop gegevens van een kwantumcomputer kunnen worden opgeslagen en, zoals het hoort, ook weer kunnen worden gebruikt, zo meldt physicsworld.com. Het gaat om een mechanische oscillator, die bestaat uit een uiterst dun schijfje aluminium, dat verbonden is met een mikrogolfcircuit. De kwantuminformatie wordt omgezet in een mikrogolfsignaal dat naar het schijfje wordt getransporteerd, dat vervolgens gaat trillen als een trommelvel. De informatie kan weer worden gebruikt door de kwantumcomputer, door de trilling weer om te zetten in mikrogolven.
Het grote probleem met het opslaan van kwantumbits is dat dat nogal snel gestoord wordt door de ‘boze’, makroskopische buitenwereld. De ’trommelvellen’ die Konrad Lehnert en zijn collega’s hebben gebouwd ‘leven’ in een tussenwereld: klein genoeg om zich als kwantumsystemen te gedragen en groot genoeg om ze op een chip te zetten en te verbinden met andere kwantumbits. Elk schijfje weegt 48 pg (1 pg is 10 tot de -12de gram), heeft een doorsnede van 15 µg en is 0,1 µm dik (µ betekent een factor van 10 tot de -6de). Het geheugenelement werkt bij 25 graden boven het absolute nulpunt (- 248°C).
De kwantuminformatie wordt eerst gecodeerd in de vorm van een amplitude en fase van een mikrogolfpuls. Deze puls wordt via een golfgeleider naar een spiraalvormig resonantiecircuit gevoerd. Dat is zo ontworpen dat de gehele puls volledig wordt geabsorbeerd en omgezet in een trilling. Om de trilling uit te lezen (weer te gebruiken) wordt met behulp van een tweede mikrogolfsignaal het proces omgekeerd.
Dat geheugen is niet eeuwig. Verre van dat. Het bleek mogelijk de informatie gedurende 25 mikroseconden te bewaren zonder dat die ‘onleesbaar’ werd. Volgens Lehnert komt dat doordat het mikrogolfcircuit niet perfect is. Hij denkt de prestatie van het kwantumgeheugen te kunnen verbeteren, ook al doordat recentelijk nieuwe circuits zijn gedemonstreerd met een honderd keer kleiner informatieverlies dan dat van zijn circuits.
De mechanische circuits zouden ook kunnen worden gebruikt om kwantuminformatie om te zetten in, bijvoorbeeld, licht. Mikrogolven zijn prima geschikt om kwantuminformatie over te brengen in kleine, ‘steenkoude’ elementjes, maar kunnen dat niet over langere afstanden. Daar zou licht kunnen worden gebruikt.
Bron: physicsworld.com