Новый квантовый чип сохраняет информацию с помощью микроскопических колебаний

Исследователи ETH Zurich разработали новую архитектуру квантового компьютера, которая поможет решить одну из главных проблем современных квантовых систем — ограниченные возможности для хранения информации.

В отличие от большинства современных квантовых процессоров новый чип использует для хранения данных не электромагнитные элементы памяти, а крошечные механические структуры, вибрирующие на разных частотах.

Сами разработчики сравнивают их со струнами гитары: каждая струна может звучать по-разному, а в новом чипе каждый режим колебаний выполняет роль отдельной ячейки для квантовой информации. По словам руководительницы исследования, профессора ETH Zurich Евэнь Чу, новая архитектура следует принципу работы современных компьютеров, где процессор и память выполняют различные функции. В новом чипе квантовые вычисления выполняет сверхпроводящий кубит, в то время как информация временно хранится в механических резонаторах.

Почему это важно

Одной из самых больших проблем квантовых компьютеров остается масштабирование. Чтобы создать машины, способные выполнять сложные вычисления, необходимо объединить миллионы квантовых битов — кубитов. Однако по мере увеличения их количества резко усложняется конструкция устройств, возрастают требования к охлаждению и возникают трудности с сохранением квантовой информации.

Разработанная швейцарскими учеными система потенциально позволяет разместить больше памяти на меньшей площади. Кроме того, механические колебания способны дольше сохранять хрупкие квантовые состояния, что критически важно для работы будущих квантовых компьютеров.

Технологию уже протестировали

В ходе экспериментов исследователи смогли успешно соединить механическую память с квантовым процессором и выполнить ряд базовых квантовых вычислений. Это подтвердило, что новая архитектура способна не только хранить информацию, но и использовать ее при выполнении вычислений.

В настоящее время экспериментальный чип имеет длину всего около 7,5 мм. Несмотря на это, авторы исследования считают, что предложенный подход может стать основой для создания более мощных квантовых систем в будущем.

Хотя до появления полноценных квантовых компьютеров для широкого использования еще остаются годы, новая разработка ETH Zurich демонстрирует один из возможных путей преодоления главных технологических барьеров, сдерживающих сегодня развитие квантовых вычислений.