Новий квантовий чип зберігає інформацію за допомогою мікроскопічних коливань

Дослідники ETH Zurich розробили нову архітектуру квантового комп’ютера, яка може допомогти вирішити одну з головних проблем сучасних квантових систем — обмежені можливості для зберігання інформації.

На відміну від більшості сучасних квантових процесорів, новий чип використовує для зберігання даних не електромагнітні елементи пам’яті, а крихітні механічні структури, які вібрують на різних частотах.

Самі розробники порівнюють їх зі струнами гітари: кожна струна може звучати по-різному, а в новому чипі кожен режим коливань виконує роль окремої комірки пам’яті для квантової інформації. За словами керівниці дослідження, професорки ETH Zurich Ївень Чу, нова архітектура наслідує принцип роботи сучасних комп’ютерів, де процесор і пам’ять виконують різні функції. У новому чипі квантові обчислення виконує надпровідний кубіт, тоді як інформація тимчасово зберігається у механічних резонаторах.

Чому це важливо

Однією з найбільших проблем квантових комп’ютерів залишається масштабування. Щоб створити машини, здатні виконувати справді складні обчислення, необхідно об’єднати мільйони квантових бітів — кубітів. Проте зі збільшенням їх кількості різко ускладнюється конструкція пристроїв, зростають вимоги до охолодження та виникають труднощі зі збереженням квантової інформації.

Розроблена швейцарськими науковцями система потенційно дозволяє розмістити більше пам’яті на меншій площі. Крім того, механічні коливання здатні довше зберігати крихкі квантові стани, що є критично важливим для роботи майбутніх квантових комп’ютерів.

Технологію вже протестували

Під час експериментів дослідники змогли успішно поєднати механічну пам’ять із квантовим процесором та виконати низку базових квантових обчислень. Це підтвердило, що нова архітектура здатна не лише зберігати інформацію, а й використовувати її під час виконання обчислень.

Наразі експериментальний чип має довжину лише близько 7,5 мм. Попри це, автори дослідження вважають, що запропонований підхід може стати основою для створення набагато потужніших квантових систем у майбутньому.

Хоча до появи повноцінних квантових комп’ютерів для широкого використання ще залишаються роки, нова розробка ETH Zurich демонструє один із можливих шляхів подолання головних технологічних бар’єрів, які сьогодні стримують розвиток квантових обчислень.