Швейцарські вчені з ETH Zurich розробили новий квантовий чип, який розділяє функції обчислення та зберігання даних, що дозволяє подолати основні труднощі масштабування квантових комп’ютерів.
У більшості існуючих квантових систем обчислювальні та пам’ятні функції виконуються одними й тими ж фізичними компонентами, що ускладнює розширення обладнання. Дослідники з ETH Zurich адаптували класичну архітектуру, де центральний процесор (CPU) відповідає за обробку інформації, а оперативна пам’ять (RAM) — за її тимчасове зберігання.
У новій системі функції розподілені між різними елементами: надпровідний кубіт виконує швидкі нелінійні квантово-логічні операції, а механічні резонатори утримують квантові стани. Механічні резонатори підтримують багато окремих вібраційних мод у значно компактнішому об’ємі, ніж традиційні електромагнітні аналоги, а також забезпечують довготривале збереження когерентності квантових станів, необхідне для послідовного виконання команд.
Розмір чипа становить приблизно 7,5 мм у довжину, 2,5 мм у ширину та 1 мм у висоту. Для підтвердження практичної придатності архітектури на експериментальному зразку успішно виконали дві базові процедури: квантове перетворення Фур’є та алгоритм періоду.
Як повідомляє співавтор дослідження Ігор Кладарич, квантове перетворення Фур’є є базовим елементом для більшості складних квантових алгоритмів, а успішне виконання алгоритму пошуку періоду демонструє практичний потенціал системи. Експеримент підтвердив можливість точного керування фазовими операціями та обміну даними між процесором і різними модами механічної пам’яті без втрати квантової когерентності.
Хоча розробка наразі є концептуальним прототипом, вона відкриває шлях до створення більш щільних і ефективних квантових обчислювальних систем. Головним викликом залишаються масштабування технології — збільшення кількості керованих мод та мінімізація рівня помилок при розширенні архітектури.