Система объединяет сверхпроводящие кубиты с механическими резонаторами, заменяя электромагнитную память компактными вибрирующими элементами.
Исследователи из ETH Zurich создали квантовый вычислительный чип, который хранит информацию в виде микроскопических механических вибраций, а не электромагнитных полей. Это принципиально отличает его от традиционных решений квантовой памяти и, по словам команды, служит доказательством осуществимости программируемого квантового компьютера.
Квантовая архитектура по образцу классических компьютеров
Исследование, опубликованное в журнале Science, проводилось под руководством физика-квантовика Иивэнь Чу и намеренно воспроизводит архитектуру классических цифровых компьютеров. Сверхпроводящий кубит выполняет роль центрального процессора, тогда как информация хранится отдельно в механических резонаторах — крошечных компонентах, которые вибрируют, кодируя квантовые состояния.
«Взаимодействие между квантовым процессором и квантовой памятью закладывает важнейшую основу для превращения квантовых компьютеров в мощный и надёжный инструмент для вычислений, недоступных обычным компьютерам», — сказала Чу.
Резонаторы работают подобно струнам гитары, вибрируя во множестве различных режимов, каждый из которых соответствует отдельной ячейке памяти. Однако, в отличие от гитарных струн, эти колебания подчиняются законам квантовой механики, допуская суперпозицию и запутанность состояний.
Прохождение вычислительного стресс-теста
Команда продемонстрировала, что их система способна выполнять как квантовое преобразование Фурье, так и алгоритм нахождения периода — два вычислительных метода, считающихся эталонными тестами для оценки возможностей квантовых вычислений. «Квантовое преобразование Фурье — это фундаментальная вычислительная процедура, необходимая для многих квантовых алгоритмов. Реализованный нами алгоритм нахождения периода служит демонстрацией того, как эта процедура может применяться на практике», — пояснил Игорь Кладарич, докторант из группы Чу и соавтор статьи.
В принципе система способна выполнять все базовые вычислительные шаги, необходимые для реализации любых произвольных квантовых вычислений, что делает её принципиально пригодной в качестве универсального программируемого квантового компьютера.
Почему механическая память имеет значение
Механические резонаторы обладают рядом преимуществ перед электромагнитными технологиями памяти, которые традиционно используются в паре со сверхпроводящими кубитами. Они меньше и компактнее, поддерживают большее количество колебательных мод для увеличения ёмкости хранения и дольше сохраняют квантовые состояния без потери информации. Электромагнитная память, несмотря на свою хорошую изученность и точность, требует значительного физического пространства — ограничение, которое способно затруднить переход от лабораторных устройств к коммерчески готовым квантовым компьютерам.
Удастся ли этому подходу в конечном счёте утвердиться, во многом зависит от того, насколько хорошо его удастся масштабировать до более крупных систем, признала команда ETH Zurich. Исследование опубликовано под следующей ссылкой: Yang Y, Kladarić I, et al., «Mechanical resonator–based quantum computing», Science 392, 972–976 (2026).
Источник
Контекст
Yang, Y., Kladarić, I., Skrabulis, M. et al. «Mechanical resonator–based quantum computing», Science, Vol. 392, Issue 6801, pp. 972–976 (28 May 2026).
DOI: 10.1126/science.aef4139
Прямая ссылка на статью: https://www.science.org/doi/10.1126/science.aef4139
Комментариев нет:
Отправить комментарий