ETH Ciuricho mokslininkai sukūrė kvantinį lustą, duomenis saugantį vibracijomis

ETH Ciuricho mokslininkai sukūrė kvantinių skaičiavimų lustą, kuriame informacija saugoma mikroskopinių mechaninių vibracijų, o ne elektromagnetinių laukų pavidalu. Tai nukrypimas nuo įprastų kvantinės atminties dizainų ir, pasak komandos, programuojamo kvantinio kompiuterio galimybės įrodymas.

Kvantinė architektūra, modeliuojama pagal klasikinius kompiuterius

Darbas, paskelbtas žurnale Science, buvo vadovaujamas kvantinės fizikos atstovės Yiwen Chu ir sąmoningai atspindi klasikinių skaitmeninių kompiuterių architektūrą. Superlaidusis kubitas tarnauja kaip centrinis procesorius, o informacija atskirai saugoma mechaniniuose rezonatoriuose – mažuose komponentuose, kurie vibruoja koduodami kvantines būsenas.ethz+2

„Sąveika tarp kvantinio procesoriaus ir kvantinės atminties suteikia esminį pagrindą, siekiant įtvirtinti kvantinius kompiuterius kaip galingą ir patikimą būdą atlikti skaičiavimus, kurie neįmanomi naudojant įprastus kompiuterius“, – sakė Chu.ethz

Rezonatoriai veikia kaip gitaros stygos, vibruojančios įvairiais režimais, kur kiekvienas režimas atitinka atminties lizdą. Tačiau, skirtingai nei gitaros stygos, šios vibracijos veikia pagal kvantinės mechanikos dėsnius, leidžiančius būsenų superpoziciją ir susietumą.ethz

Skaičiavimo streso testo įveikimas

Komanda pademonstravo, kad jų sistema gali atlikti tiek kvantinę Furjė transformaciją, tiek periodo paieškos algoritmą – du skaičiavimo metodus, laikomus kvantinių skaičiavimų pajėgumo etalonais. „Kvantinė Furjė transformacija yra fundamentali skaičiavimo procedūra, reikalinga daugeliui kvantinių algoritmų. Mūsų įdiegtas periodo paieškos algoritmas pasitarnavo kaip demonstracija, kaip ši procedūra gali būti naudojama“, – sakė Igoris Kladaričius, Chu komandos doktorantas ir straipsnio bendraautorius.phys.ethz+1

Sistema iš principo gali atlikti visus pagrindinius skaičiavimo veiksmus, reikalingus bet kokiam savavališkam kvantiniam skaičiavimui atlikti, todėl ji iš esmės tinka kaip bendrosios paskirties programuojamas kvantinis kompiuteris.ethz+1

Kodėl mechaninė atmintis yra svarbi

Mechaniniai rezonatoriai siūlo keletą pranašumų, palyginti su elektromagnetinės atminties technologijomis, kurios paprastai derinamos su superlaidžiais kubitais. Jie yra mažesni ir kompaktiškesni, palaiko daugiau vibracijos režimų, užtikrinančių didesnę talpą, ir ilgiau išlaiko stabilias kvantines būsenas be informacijos praradimo. Elektromagnetinė atmintis, nors ir gerai ištirta bei tiksli, reikalauja daug fizinės vietos – tai apribojimas, kuris greičiausiai trukdys pereiti nuo laboratorinių įrenginių prie rinkai paruoštų kvantinių kompiuterių.quantumzeitgeist+1

Ar šis požiūris galiausiai nugalės, priklauso nuo to, kaip gerai jį pavyks pritaikyti didesnėms sistemoms, pripažino ETH Ciuricho komanda. Tyrimas paskelbtas su nuoroda: Yang Y, Kladarić I, et al., „Mechanical resonator–based quantum computing“, Science 392, 972-976 (2026).ethz