科學家們創造了世界上第一個機械量子位：一個微小的移動系統，利用振動而不是電流或光來存儲量子信息。
是基本單位。與經典計算機中的位不同，量子位可以以 0、1 或兩者的疊加形式存在，這要歸功於和。
傳統上，這些是由電路，帶電（離子）或輕粒子（）。然而，新的機械量子位使用聲子— 一種“準粒子” — 由精確設計的藍寶石晶體內的振動產生。
準粒子是一個概念，用於描述一組粒子的行為和相互作用，就好像它們充當單個粒子一樣。在這種情況下，聲子代表準粒子，本質上充當振動能量的載體。
科學家們表示，這一突破可能為能夠檢測重力等力的超靈敏傳感器技術以及長期保持量子計算機穩定性的新方法鋪平道路。他們於 11 月 14 日在期刊上發表了他們的研究科學。
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機械系統歷來被認為用作量子位太具有挑戰性，因為由於量子力學原理，它們永遠不會完全靜止。這意味著總是需要考慮和控制殘餘運動，以便它們在量子水平上工作。
同樣，機械振盪器（以聲子形式存儲和傳輸能量的裝置）通常會受到均勻分佈能級的諧波振動的影響。科學家們解釋說，這是一個問題，因為均勻的間距使得很難隔離代表量子位 0 和 1 所需的兩個能態。
研究合著者表示：“[挑戰]是你能否使能級間隔足夠大，以便能夠在不接觸其他能量的情況下解決其中兩個問題”Yiwen Chu蘇黎世聯邦理工學院的一位物理學家告訴我們科學。
研究人員通過創建一個“混合”系統來解決這個問題，將尺寸為 400 微米（0.4 毫米）的藍寶石晶體諧振器與超導量子位耦合，並調整兩者以稍微偏移的頻率相互作用。當諧振器和量子位相互作用時，它會混合它們的量子態，導致諧振器中的能級間隔不均勻，這種現像被稱為“非諧性”。
這使得研究人員能夠隔離兩種不同的能量狀態，有效地將諧振器變成機械量子位。
雖然機械量子位可以保存和操縱量子信息，但該系統的保真度（衡量其執行量子操作的準確程度的指標）據記錄僅為 60%。相比之下，最先進的超導量子位通常。
科學家們表示，即便如此，機械量子位可能具有獨特的優勢。例如，它們可以以其他量子系統無法做到的方式與重力等力相互作用，這使它們成為開發高靈敏度量子傳感器的有希望的候選者。
他們說，機械量子位也可能能夠更長時間地存儲量子信息。這對於保持相干性至關重要——相干性是衡量系統能夠保持穩定並使用量子數據執行計算而不受干擾的時間的指標。
研究人員目前正致力於將多個機械量子位連接在一起以執行基本計算，他們表示這將標誌著該技術邁向實際應用的關鍵一步。
