ETH Zurich создала квантовый чип с памятью на акустических вибрациях сапфира
Материал подготовлен искусственным интеллектом на основе нескольких источников — ссылки на оригиналы приведены ниже.
Физики ETH Zurich разработали квантовый чип, хранящий информацию в акустических вибрациях сапфира, что позволяет уменьшить размер в 10 000 раз по сравнению с электромагнитными волнами. Работа опубликована в журнале Science и демонстрирует квантовую память с временем когерентности до 368 микросекунд. На чипе успешно запущены два ключевых квантовых алгоритма, включая трехрежимное квантовое преобразование Фурье.
Ключевые факты
- Чип использует резонатор на объемных акустических волнах высокого обертона (HBAR) на сапфировом кристалле толщиной несколько сотен микрометров.
- Акустические волны на частоте 5 ГГц имеют длину волны в несколько микрометров, что примерно в 10 000 раз короче электромагнитных волн той же частоты.
- Фононные режимы удерживают квантовое состояние 127–368 микросекунд, в 5–16 раз дольше, чем трансмон с его примерно 23 микросекундами.
- Точность однорежимных квантовых операций составила 94,95–95,50%, а потери при обмене данными — в среднем около 1,71% на операцию.
- На чипе успешно запущены трехрежимное квантовое преобразование Фурье и алгоритм поиска периода.
Акустическая память
Чип хранит квантовую информацию в фононах — механических вибрациях, а не в электромагнитных резонаторах, как в стандартных сверхпроводящих системах. В основе разработки — резонатор на объемных акустических волнах высокого обертона (HBAR) на сапфировом кристалле толщиной несколько сотен микрометров. На рабочей частоте 5 ГГц звуковые волны сжимаются до длин волн в несколько микрометров, тогда как электромагнитные волны той же частоты занимают сантиметры. Разница в четыре порядка позволяет разместить тысячи акустических ячеек памяти в корпусе 7,5×2,5×1 мм — примерно с ноготь.
Показатели производительности
Архитектура разделяет роли: сверхпроводящий кубит-трансмон выступает процессором, а акустический резонатор — оперативной памятью. Такое разделение улучшило время когерентности — интервал, в течение которого система сохраняет квантовое состояние. Фононные режимы удерживают его 127–368 микросекунд, в 5–16 раз дольше, чем сам трансмон с его примерно 23 микросекундами. В тестах точность однорежимных квантовых операций составила 94,95–95,50%, а потери при обмене данными между процессором и памятью — в среднем около 1,71% на операцию. На чипе успешно запустили два ключевых алгоритма: трехрежимное квантовое преобразование Фурье и алгоритм поиска периода.
Масштабирование
Квантовые компьютеры на сверхпроводящих кубитах работают вблизи абсолютного нуля внутри громоздких криостатов. Вместить в их ограниченный объем достаточно памяти и вычислительных блоков — одна из главных инженерных задач. Компактная звуковая память напрямую снижает эту нагрузку и открывает путь к масштабированию без соразмерного роста оборудования.
2 источника
Время · отставание