ETH Ցյուրիխը ստեղծել է քվանտային չիպ, որը տվյալները պահում է տատանումների տեսքով

ETH Ցյուրիխի հետազոտողները ստեղծել են քվանտային հաշվողական չիպ, որը տեղեկատվությունը պահում է միկրոսկոպիկ մեխանիկական տատանումների տեսքով՝ ոչ թե էլեկտրամագնիսական դաշտերի, ինչը նշանավորում է ավանդական քվանտային հիշողության նախագծերից հեռացում և ապահովում է այն, ինչ թիմն անվանում է ծրագրավորվող քվանտային համակարգչի իրագործելիության ապացույց։

Քվանտային ճարտարապետություն՝ մոդելավորված դասական համակարգիչների հիման վրա

Science ամսագրում հրապարակված աշխատանքը ղեկավարել է քվանտային ֆիզիկոս Իվեն Չուն և դիտավորյալ կրկնում է դասական թվային համակարգիչների ճարտարապետությունը։ Գերհաղորդիչ քյուբիթը ծառայում է որպես կենտրոնական պրոցեսոր, մինչդեռ տեղեկատվությունը առանձին պահվում է մեխանիկական ռեզոնատորներում՝ փոքրիկ բաղադրիչներում, որոնք տատանվում են քվանտային վիճակները կոդավորելու համար։ethz+2

«Քվանտային պրոցեսորի և քվանտային հիշողության միջև փոխազդեցությունը վճռորոշ հիմք է ստեղծում քվանտային համակարգիչները որպես հզոր և հուսալի միջոց հաստատելու համար՝ այնպիսի հաշվարկներ կատարելու համար, որոնք անհնար են սովորական համակարգիչներով», — ասել է Չուն։ethz

Ռեզոնատորները գործում են կիթառի լարերի պես՝ տատանվելով բազմաթիվ տարբեր ռեժիմներով, որտեղ յուրաքանչյուր ռեժիմ համապատասխանում է հիշողության սլոտին։ Ի տարբերություն կիթառի լարերի, սակայն, այս տատանումները գործում են քվանտային մեխանիկայի օրենքներով՝ թույլ տալով վիճակների սուպերպոզիցիա և խճճվածություն։ethz

Հաշվողական սթրես-թեստի հաղթահարում

Թիմը ցույց տվեց, որ իրենց համակարգը կարող է կատարել ինչպես քվանտային Ֆուրիեի ձևափոխումը, այնպես էլ պարբերության որոնման ալգորիթմը՝ երկու հաշվողական մեթոդներ, որոնք համարվում են քվանտային հաշվողական հնարավորությունների չափանիշներ։ «Քվանտային Ֆուրիեի ձևափոխումը հիմնարար հաշվողական ընթացակարգ է, որն անհրաժեշտ է բազմաթիվ քվանտային ալգորիթմների համար։ Պարբերության որոնման ալգորիթմը, որը մենք ներդրել ենք, ծառայեց որպես ցուցադրություն, թե ինչպես կարող է օգտագործվել այս ընթացակարգը», — ասել է Իգոր Կլադարիչը՝ Չուի թիմի դոկտորանտ և հոդվածի համահեղինակ։phys.ethz+1

Համակարգը սկզբունքորեն կարող է կատարել բոլոր հիմնական հաշվողական քայլերը, որոնք անհրաժեշտ են ցանկացած կամայական քվանտային հաշվարկ իրականացնելու համար, ինչը այն հիմնովին հարմար է դարձնում որպես ընդհանուր նշանակության ծրագրավորվող քվանտային համակարգիչ։ethz+1

Ինչու է կարևոր մեխանիկական հիշողությունը

Մեխանիկական ռեզոնատորներն առաջարկում են մի քանի առավելություններ էլեկտրամագնիսական հիշողության տեխնոլոգիաների նկատմամբ, որոնք սովորաբար զուգակցվում են գերհաղորդիչ քյուբիթների հետ։ Դրանք ավելի փոքր են և կոմպակտ, աջակցում են ավելի շատ տատանողական ռեժիմներ՝ պահեստավորման ավելի մեծ հզորության համար, և քվանտային վիճակները կայուն են պահում ավելի երկար ժամանակ՝ առանց տեղեկատվության կորստի։ Էլեկտրամագնիսական հիշողությունը, թեև լավ ուսումնասիրված և ճշգրիտ է, պահանջում է զգալի ֆիզիկական տարածք՝ սահմանափակում, որը հավանաբար կխոչընդոտի լաբորատոր սարքերից դեպի շուկայական քվանտային համակարգիչներ տանող ճանապարհը։quantumzeitgeist+1

Արդյոք այս մոտեցումը վերջնականապես կհաղթի, կախված է նրանից, թե որքան լավ այն կարող է մասշտաբայնացվել ավելի մեծ համակարգերի վրա, խոստովանել է ETH Ցյուրիխի թիմը։ Հետազոտությունը հրապարակվել է հետևյալ հղումով՝ Yang Y, Kladarić I, et al., "Mechanical resonator–based quantum computing," Science 392, 972-976 (2026).ethz