Тиша замість електричних імпульсів. Швейцарські вчені в галузі фізики розробили квантовий чип, здатний зберігати інформацію у формі безшумних вібрацій.

Саме так працює новий експериментальний чип, який створили фізики з ETH Zurich у Швейцарії.

Цю інформацію повідомляє SciTechDaily.

Командою керувала фізикиня Івен Чу. Вони розробили чип, що має довжину всього 7,5 міліметра. Всередині цього мікрочипа розташовані мікроскопічні елементи — резонатори, які вібрують і зберігають інформацію у формі цих коливань. Ці вібраційні частинки отримали назву фонони. Результати дослідження були опубліковані у науковому журналі Science.

Резонатори були інтегровані з типовим процесором, що використовується в квантових комп'ютерах. В результаті утворилася нова архітектура: процесор виконує обчислення, в той час як резонатори відповідають за зберігання інформації, подібно до функцій пам'яті в стандартному ноутбуці.

У більшості квантових комп'ютерів виконання обчислень та зберігання інформації відбуваються в одному місці, що ускладнює їх масштабування. Команда Чу вирішила підійти до цього питання по-іншому: вони розділили ці дві функції, подібно до традиційних комп'ютерів, де існує окремий процесор для обчислень і окрема пам'ять для зберігання даних.

У новому чипі роль процесора виконує так званий кубіт. А роль пам'яті -- механічні резонатори, які зберігають дані у вигляді вібрацій, а не електричних сигналів, як зазвичай.

Кубіт є основною одиницею інформації в квантових комп'ютерах. На відміну від традиційного біта, який може приймати лише значення 0 або 1, кубіт здатний перебувати в обох станах одночасно. Саме це надає квантовим комп'ютерам їхню унікальну потужність. Однак, управління таким чутливим станом є надзвичайно складним завданням.

У новому мікрочіпі процесор звертається до необхідної частоти в резонаторі, модифікує її, а потім зберігає отриманий результат у пам'яті. Кубіт відповідає за швидкість та логіку виконання обчислень, тоді як резонатор гарантує тривале та надійне зберігання інформації.

Раніше для пам'яті квантових комп'ютерів частіше використовували інші, електромагнітні пристрої. Вони точні, але займають багато місця. Що більше такої пам'яті потрібно, то важче все розмістити на маленькому чипі.

Механічні резонатори слугують ефективним розв'язанням цієї задачі. Один з таких резонаторів здатен вміщувати кілька автономних "осередків" пам'яті одночасно. Це означає, що немає необхідності підключати нові пристрої для кожної окремої одиниці інформації.

Дослідники не лише зберегли інформацію у вібраціях, але й протестували можливість використання цієї пам'яті для обчислень. Для цього вони виконали на чипі дві ключові операції: квантове перетворення Фур'є та визначення періоду. Ці процеси є основою для багатьох квантових алгоритмів.

Ігор Кладарич, аспірант із команди Чу, пояснює, що перетворення Фур'є -- важлива процедура для багатьох квантових обчислень, а пошук періоду показав, як саме її можна застосувати.

Обидва тести пройшли успішно. Система змогла зберегти кілька квантових станів одночасно, з'єднати їх між собою і точно змінити -- і при цьому не втратити дані під час передачі між процесором і пам'яттю.