Физики из Швейцарии разработали первый функционирующий механический кубит. Свойством суперпозиции обладают колебания пьезоэлектрического диска.
Квантовые вычисления строятся на концепции кубита — единицы информации, способной принимать не только значения «1» и «0», но и неограниченное число значений между ними. Исследователи считают, что квантовые компьютеры, основанные на кубитах, смогутРешать задачи, неразрешимые для классических компьютеров.
С момента создания концепции квантовых вычислений учёные добились больших успехов, но существующие технологии ограничены. Электромагнитные кубиты во время работы генерируют много ошибок, которые нужно исправлять и в процессе, и после вычислений. Кроме того, время жизни и работы виртуальных квантовых кубитов — доли секунды.
Учёные физики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха. (ETH Zürich)Предложено решение — механические кубиты. В статье описывается концепция и результаты её проверки. опубликована в журнале Science.
Для создания механического кубита исследователи применили пьезоэлектрический диск на основе сапфира, функционирующий как механический резонатор. действуетВ качестве аналога барабанной мембраны данный компонент хранит информацию в трёх состояниях: покое, вибрации и суперпозиции этих состояний. В диске фононы, квазичастицы, применяемые для описания колебаний в квантовой системе, сильно и нелинейно взаимодействуют между собой. Именно на основе их взаимодействия удалось создать кубит.
К пьезоэлектрической мембране исследователи присоединилиСверхпроводящий кубит установлен на сапфировой подложке. Создание устройства потребовало разработки собственной технологии соединения компонентов.
Эксперименты выявили, что механический кубит демонстрирует время когерентности, превосходящее показатели гибридных и виртуальных кубитов, используемых в других системах. Параметр этот напрямую связан с характеристиками сверхпроводящих материалов, применяемых в процессе. Продолжительное время когерентности обеспечивает возможность выполнения большего количества операций без потери квантового состояния.
В дальнейшем исследователи планируют экспериментироватьС материалами для увеличения времени когерентности. Предполагается также протестировать механические кубиты в составе квантовых логических элементов для оценки их эффективности в реальных вычислительных задачах. Такой подход может приблизить человечество к созданию полноценных квантовых компьютеров.