Основная проблема квантовых вычислений — сохранение (память) квантовых состояний. Без этого невозможны ни передача данных на большие расстояния, ни выполнение сложных расчётов. Сложность в том, что квантовые состояния описываются сложными математическими функциями, поэтому запомнить нужно не просто значения, а динамическое уравнение. Однако решение этой задачи возможно.
Для математики неважно, на какой физической основе реализованы эти уравнения. В классических сверхпроводящих кубитах используются квантовые состояния электронов и высокочастотные электромагнитные колебания. Проблема в том, что эти частоты настолько высоки, что состояния сохраняются крайне недолго. Альтернативой могут стать звуковые колебания: их частоты значительно ниже, а значит, квантовые состояния, представленные в виде звуковых волн, смогут существовать дольше. Такой подход можно считать прототипом памяти — даже если время хранения информации пока меньше, чем в классической DRAM-памяти, для квантовых вычислений или квантового интернета это уже будет колоссальным достижением.
Команда Калифорнийского технологического института (Caltech) разработала гибридную систему, использующую звук для хранения квантовой информации. В эксперименте сверхпроводящий кубит был соединён с механическим генератором — миниатюрным устройством, напоминающим камертон, которое преобразует электрические сигналы в акустические волны гигагерцового диапазона. Оказалось, что эти волны (фононы) сохраняют квантовые состояния в 30 раз дольше, чем лучшие сверхпроводящие кубиты.
Генератор состоит из гибких пластин, которые вибрируют под воздействием звуковых волн и взаимодействуют с электрическими сигналами от соседних кубитов. Это позволяет записывать квантовые состояния в устройство и считывать их, подобно работе памяти. Ключевое преимущество подхода — в относительно медленном распространении акустических волн по сравнению с электромагнитными. Это делает устройства компактнее, снижает потери энергии и минимизирует паразитные взаимодействия между компонентами, что и увеличивает время хранения информации.
Несмотря на успех, для полноценного применения технологии в квантовых вычислениях необходимо увеличить скорость взаимодействия между кубитами и генератором в 3–10 раз. Исследователи уже работают над улучшением системы. Этот подход открывает перспективы для создания масштабируемых квантовых запоминающих устройств, где множество механических генераторов можно будет разместить на одном чипе, что может стать важным шагом в развитии квантовых технологий.
Источник: https://3dnews.ru/1128066/v-ssha-razrabotali-kvantovuyu-pamyat-na-zvukovih-volnah-ona-v-30-raz-prevo...
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/