Исследователи из Высшей технической школы Цюриха разработали квантовую память на основе микроскопических механических колебаний. По принципу работы она напоминает струны гитары, однако вибрации внутри квантового чипа происходят на частотах, недоступных человеческому слуху. Как сообщает ScienceDaily, такая система способна хранить и обрабатывать квантовую информацию.
Новая архитектура разделяет вычисления и временное хранение данных, подобно обычным компьютерам. Сверхпроводящий кубит выполняет функции процессора и управляющего элемента, а отдельная квантовая память сохраняет сведения, необходимые для расчётов. В отличие от распространённых электромагнитных систем, информация записывается в определённых состояниях механических резонаторов.
Квантовые вычисления используют такие явления, как суперпозиция и запутанность, поэтому работа с информацией требует высокой точности. Даже небольшие внешние воздействия способны нарушить квантовое состояние и привести к потере данных. Механические резонаторы могут занимать меньше места, поддерживать множество вариантов вибрации и дольше сохранять записанную информацию.
В эксперименте команда физика Ивэнь Чу проверила работу системы на квантовом быстром преобразовании Фурье и алгоритме поиска периода. Эти процедуры применяются в квантовых алгоритмах и требуют одновременного управления несколькими связанными квантовыми состояниями. Результаты показали, что вибрационная память подходит не только для хранения данных, но и для выполнения полноценных квантовых операций.
Исследование опубликовано в журнале Science и стало первой экспериментальной демонстрацией совместной работы механических резонаторов со сверхпроводящими кубитами при проведении квантовых вычислений. По итогам испытаний система обладает основными возможностями, необходимыми для программируемого универсального квантового компьютера. При этом разработчикам ещё предстоит увеличить масштаб установки, сохранив точность и надёжность её работы.
Учёные продолжат изучать, как использовать механическую квантовую память в более крупных системах. Перспективность подхода будет зависеть от его способности справляться с ростом числа компонентов и усложнением вычислений. Практические квантовые компьютеры для широкого применения пока остаются задачей будущего, однако новая разработка предлагает ещё один путь к их созданию.