Физики из группы гибридных квантовых систем ETH Zurich опубликовали результаты работы в журнале Science: новый квантовый чип хранит информацию не в электромагнитных резонаторах, как в стандартных сверхпроводящих системах, а в механических вибрациях — фононах.
В основе разработки — резонатор на объемных акустических волнах высокого обертона, HBAR. Чип собран из сапфирового кристалла толщиной несколько сотен микрометров. Звуковые волны на рабочей частоте 5 ГГц сжимаются до длин волн в несколько микрометров, тогда как электромагнитные волны той же частоты занимают сантиметры. Разница — четыре порядка, около 10 000 раз. Благодаря этому тысячи акустических ячеек памяти умещаются в корпусе 7,5x2,5x1 мм — примерно с ноготь.
Архитектура разделяет роли: сверхпроводящий кубит-трансмон выступает процессором, акустический резонатор — оперативной памятью. Такое разделение заметно улучшило время когерентности — интервал, в течение которого система сохраняет квантовое состояние. Фононные режимы удерживают его 127—368 микросекунд, в 5—16 раз дольше, чем сам трансмон с его примерно 23 микросекундами. Чем дольше система держит состояние, тем более сложные задачи она способна решить.
В тестах точность однорежимных квантовых операций составила 94,95—95,50%, а потери при обмене данными между процессором и памятью — в среднем около 1,71% на операцию. На чипе успешно запустили два ключевых алгоритма: трехрежимное квантовое преобразование Фурье и алгоритм поиска периода — фундаментальные процедуры для демонстрации возможностей архитектуры.
Квантовые компьютеры на сверхпроводящих кубитах работают вблизи абсолютного нуля, внутри громоздких криостатов. Вместить в их ограниченный объем достаточно памяти и вычислительных блоков — одна из главных инженерных задач. Компактная звуковая память снижает эту нагрузку напрямую и открывает путь к масштабированию без соразмерного роста оборудования.
Ранее мы рассказывали о китайском квантовом компьютере «Ханьюань-2» — двухъядерной системе на 200 кубитах рубидия, которая работает без традиционного криогенного охлаждения.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
