Создана инновационная квантовая микросхема.
Ученые Цюрихского федерального политехнического университета (ETH Zurich) представили новаторский квантовый процессор, который отличается от современных систем тем, что хранит информацию не в электромагнитных полях, а в микроскопических механических вибрациях. Этот подход, как полагают исследователи, может стать решением для одной из ключевых проблем квантовых вычислений — создания компактной и легко масштабируемой памяти для множества кубитов.
В отличие от существующего формата квантовых компьютеров, где кубиты одновременно отвечают за вычисления и хранение квантового состояния, швейцарские специалисты предлагают разделить эти функции. Подобно тому, как в классических компьютерах процессор и оперативная память являются отдельными элементами, новая архитектура включает:
- вычислительный сверхпроводящий кубит;
- микромеханические резонаторы, выполняющие роль квантовой памяти.
Данные здесь не сохраняются в виде электромагнитных состояний, а записываются в форме едва уловимых механических вибраций. Разработчики сравнивают этот механизм с гитарной струной, где различные режимы ее колебаний могут представлять отдельные ячейки памяти, способные удерживать квантовую информацию.
Важно отметить, что эти механические колебания подчиняются законам квантовой механики, позволяя им существовать в суперпозиции и участвовать в квантовой запутанности — явлениях, критически важных для функционирования квантовых систем.
По мнению авторов разработки, применение механических резонаторов дает ряд преимуществ:
- Повышенная плотность размещения квантовой памяти.
- Увеличенное время сохранения хрупких квантовых состояний.
- Упрощение конструирования крупномасштабных квантовых систем.
Для подтверждения своей концепции, исследователи интегрировали механические резонаторы и сверхпроводящие кубиты на единый чип. Полученная экспериментальная система успешно выполнила квантовые операции, включая квантовое преобразование Фурье, являющееся фундаментальным алгоритмом в этой области.
Прототип, имеющий размеры около 7,5 мм, несмотря на свою компактность, демонстрирует потенциал этой архитектуры как основы для будущих, более производительных квантовых компьютеров.