Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) разработали новый тип квантового процессора, в котором данные хранятся не в электромагнитных полях, как в большинстве современных систем, а в виде микроскопических механических колебаний. По мнению ученых, такой подход может помочь решить одну из главных проблем квантовых вычислений — создание компактной и масштабируемой памяти для большого числа кубитов.Изображение: Hybrid Quantum Systems Group / ETH ZurichСегодня большинство квантовых компьютеров строятся по принципу «все в одном»: кубиты одновременно выполняют вычисления и служат для хранения квантового состояния. Швейцарские исследователи предложили разделить эти задачи — примерно так же, как это сделано в классических компьютерах, где процессор и оперативная память являются отдельными компонентами.В новой архитектуре: сверхпроводящий кубит выполняет роль вычислительного блока; микромеханические резонаторы выступают в качестве квантовой памяти.Вместо хранения информации в виде электромагнитных состояний данные записываются в форме очень малых механических вибраций. Ученые сравнивают этот принцип с работой гитарной струны: разные режимы ее колебаний могут соответствовать отдельным ячейкам памяти, каждая из которых способна сохранять квантовую информацию.При этом такие механические колебания подчиняются законам квантовой механики. Они могут находиться в состоянии суперпозиции и участвовать в квантовой запутанности — двух ключевых явлениях, необходимых для работы квантовых вычислительных систем.По словам разработчиков, механические резонаторы обладают несколькими потенциальными преимуществами: позволяют размещать больше квантовой памяти на меньшей площади; способны дольше сохранять нестабильные квантовые состояния; могут упростить создание крупных квантовых систем с большим количеством кубитов.Чтобы проверить идею на практике, ученые объединили механические резонаторы со сверхпроводящими кубитами на одном чипе. Экспериментальная система смогла выполнять квантовые операции, включая квантовое преобразование Фурье — один из фундаментальных алгоритмов, используемых в квантовых вычислениях.Размер созданного прототипа составляет около 7,5 мм. Несмотря на компактные размеры, исследователи считают, что подобная архитектура в будущем может стать основой для более мощных квантовых компьютеров.