Исследовательская группа из Швейцарии представила новую архитектуру квантового чипа, в которой функции обработки и хранения информации разделены по аналогии с классическими компьютерами. В основе разработки лежит использование сверхпроводящего кубита в роли вычислительного элемента и акустического резонатора, выполняющего функцию оперативной памяти.
В опубликованной работе описывается система, где механические колебания внутри микроскопического резонатора, сравнимого по размеру с ногтем, служат для хранения квантовой информации. Принцип работы таких резонаторов аналогичен вибрации гитарной струны, однако эти колебания происходят на частотах, недоступных человеческому слуху, и используются для представления квантовых состояний.
Особенность предложенной конфигурации заключается в разделении задач. Сверхпроводящий трансмонный кубит выступает в роли процессора, тогда как резонатор объемных акустических волн с высокими обертонами (HBAR) обеспечивает хранение данных. В этой схеме каждая из множества колебательных мод резонатора рассматривается как отдельная ячейка памяти. Кубит взаимодействует с этими модами, считывая их состояние, изменяя его и возвращая обратно, что позволяет манипулировать данными без изменения структуры самого запоминающего устройства.
Такой подход отличается от распространенных в современных квантовых системах решений, где вычисления и хранение часто осуществляются в одних и тех же физических элементах. Использование акустических волн имеет практическое преимущество: их длина примерно в сто тысяч раз меньше длины электромагнитных волн, что потенциально позволяет создавать компактные чипы даже при масштабировании всей системы.
В рамках экспериментальных испытаний команда продемонстрировала универсальный набор логических вентилей и провела тесты с использованием стандартных алгоритмов, включая квантовое преобразование Фурье и алгоритм поиска периода. Эти тесты подтвердили работоспособность созданной системы.
Долгосрочной целью проекта является разработка квантовой памяти с произвольным доступом (QRAM), которая позволила бы увеличить объем доступной рабочей памяти в квантовых вычислителях по сравнению с текущими техническими решениями.
Читайте также: OpenAI представила программируемую клавиатуру для управления ИИ-агентами Codex.