Главную проблему квантовых компьютеров удалось обойти: создан новый чип
Компактная акустическая память будет работать по принципу RAM (фото: Unsplash)
Ученые ETH Zurich разработали первый в истории чип, разделяющий вычисление и хранение информации по принципу обычных ПК. Такой подход может сделать будущие квантовые системы более быстрыми и масштабируемыми.
Об этом информирует РБК-Украина со ссылкой на исследование, опубликованное в журнале Science.
Как это работает?
В большинстве существующих квантовых систем функции вычисления и хранения данных выполняются одними и теми же физическими компонентами. Это существенно усложняет масштабирование оборудования.
Специалисты ETH Zurich адаптировали классическую схему, где центральный процессор (CPU) разрабатывает информацию, а оперативная память (RAM) обеспечивает ее временное хранение.
Преимущества комбинированной системы:
Функциональное распределение: сверхпроводящий кубит отвечает за быстрое выполнение нелинейных квантово-логических операций, тогда как механические резонаторы берут на себя функцию удержания состояний.
Компактность: механические резонаторы поддерживают множество отдельных вибрационных мод в значительно меньшем объеме, чем классические электромагнитные аналоги.
Сохранение когерентности: вибрационные моды способны удерживать квантовые состояния в течение длительного времени, необходимого для выполнения последовательных команд.
Чип имеет примерно 7,5 мм в длину, 2,5 мм в ширину и 1 мм в высоту (фото: Hybrid Quantum Systems Group, ETH Zurich)
Эксперименты и перспективы масштабирования
Чтобы доказать практическую пригодность разработанной архитектуры, ученые успешно выполнили на экспериментальном чипе две базовые процедуры: квантовое преобразование Фурье и алгоритм периода.
Эксперимент подтвердил возможность точного управления фазовыми операциями и обмена данными между процессором и разными модами механической памяти без потери квантовой когерентности.
По словам соавтора исследования Игоря Кладарича, квантовое преобразование Фурье является базовым блоком для большинства сложных квантовых алгоритмов, а успешное выполнение алгоритма нахождения периода наглядно демонстрирует практический потенциал системы.
Несмотря на то, что представленная разработка является концептуальным прототипом, она открывает путь к созданию более плотных и эффективных квантовых вычислительных систем.
Главным вызовом для разработчиков остается дальнейшее масштабирование технологии - увеличение количества управляемых мод и минимизация уровня ошибок при расширении архитектуры.
