Ученые создали революционный квантовый чип с механической памятью

Новый квантовый чип функционирует иначе, чем все существующие аналоги

Наука и космос010 июл 22:54

Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) создали новый вид квантового процессора, в котором информация хранится не в электромагнитных полях, как это происходит в большинстве современных систем, а в виде микроскопических механических колебаний. По мнению исследователей, такой метод может помочь решить одну из ключевых проблем квантовых вычислений — разработку компактной и масштабируемой памяти для большого количества кубитов.

На сегодняшний день большинство квантовых компьютеров построены по принципу «все в одном»: кубиты одновременно выполняют вычисления и хранят квантовое состояние. Швейцарские ученые предложили разделить эти функции — аналогично тому, как это реализовано в классических компьютерах, где процессор и оперативная память являются отдельными элементами.

В новой архитектуре:

• сверхпроводящий кубит функционирует как вычислительный блок;
• микромеханические резонаторы служат в роли квантовой памяти.

Вместо того чтобы хранить данные в электромагнитных состояниях, информация записывается в виде очень малых механических колебаний. Исследователи сравнивают этот принцип с работой струны гитары: различные режимы ее колебаний могут соответствовать отдельным ячейкам памяти, каждая из которых способна хранить квантовую информацию.

При этом такие механические колебания подчиняются законам квантовой механики. Они могут находиться в состоянии суперпозиции и участвовать в квантовой запутанности — двух основных явлениях, требуемых для функционирования квантовых вычислительных систем.

По словам разработчиков, механические резонаторы обладают несколькими потенциальными преимуществами:

• позволяют разместить больше квантовой памяти на меньшей площади;
• способны дольше удерживать нестабильные квантовые состояния;
• могут упростить создание крупных квантовых систем с множеством кубитов.

Чтобы протестировать концепцию на практике, ученые объединили механические резонаторы и сверхпроводящие кубиты на одном чипе. Экспериментальная система смогла выполнять квантовые операции, включая квантовое преобразование Фурье — один из базовых алгоритмов, применяемых в квантовых вычислениях.

Размер созданного прототипа составляет около 7,5 мм. Несмотря на его компактные размеры, исследователи полагают, что такая архитектура в будущем может стать основой для более мощных квантовых компьютеров.

DexterИсточники:Interesting EngineeringНаука и космос0Наука10 июл 22:54

Источник