Квантовый чип размером 7,5 мм получил механическую память вместо полей

Исследователи из ETH Zurich показали квантовый чип, где данные хранятся не в электромагнитных состояниях, а в микроскопических механических колебаниях. Смысл простой: вычисления и память разведены по разным узлам, как это уже давно устроено в обычных компьютерах. Если схема приживётся и её удастся масштабировать, у разработчиков квантовых систем появится способ уместить больше памяти на меньшей площади.

В прототипе за вычисления отвечает сверхпроводящий кубит, а памятью стали микромеханические резонаторы. Квантовая информация записывается в виде очень слабых вибраций. Они подчиняются законам квантовой механики, могут быть в суперпозиции и участвовать в запутанности. Авторы сравнивают это с гитарной струной: разные режимы колебаний можно использовать как отдельные ячейки памяти.

Обе части собрали на одном чипе и прогнали через эксперимент. Система смогла выполнить квантовые операции, в том числе квантовое преобразование Фурье — один из базовых алгоритмов для квантовых вычислений. Сам прототип получился размером около 7,5 мм. То есть это уже не лабораторная стойка с кучей внешней обвязки, а довольно компактный узел.

Для отрасли это заметный сдвиг в архитектуре. Большинство сверхпроводниковых квантовых машин — от систем IBM до установок Google — устроены так, что один и тот же элемент и считает, и хранит состояние. Работает это нормально, но упирается в знакомую боль: квантовые состояния быстро разрушаются, а с ростом числа кубитов схема становится всё менее удобной для масштабирования.

Идея вынести квантовую память в отдельный блок не новая. Исследовательские группы уже пробовали фотонные и спиновые варианты, а сама гонка за устойчивыми кубитами давно стала дорогим занятием: по оценкам Boston Consulting Group, к концу десятилетия рынок квантовых вычислений может измеряться десятками миллиардов долларов, если считать железо, софт и сервисы. Швейцарский прототип выделяется тем, что предлагает не экзотическую платформу с нуля, а надстройку над уже знакомыми сверхпроводящими чипами. Дальше всё упрётся в проверку на выносливость: переживёт ли механическая память больше операций и поможет ли она действительно нарастить систему без резкого увеличения размеров.