Главная  >  Наука   >  Физика


Команда русских и британских физиков создает аудиоквантовый компьютерный чип

06 июня 2018, 45

Российские и британские ученые выяснили, что кубиты (квантовые ячейки памяти) могут взаимодействовать с акустическими волнами, что дает возможность использовать их для передачи информации в квантовом компьютере.

Их выводы представлены в журнале Physical Review Letters.

"Нам удалось показать, что искусственные атомы могут взаимодействовать с источниками поверхностных акустических волн, став основой миниатюрных квантовых вычислительных приборов благодаря тому, что протяженность этих колебаний на пять порядков меньше, чем у их электромагнитных аналогов", — пишут Олег Астафьев из Московского Физтеха в Долгопрудном и его коллеги из ряда других российских вузов.

Астафьев, сотрудники его лаборатории и зарубежные коллеги уже долгое время работают над созданием кубитов на базе сверхпроводниковых материалов и так называемых «контактов Джозефсона», представляющих собой два фрагмента сверхпроводника, разделенных тонким слоем изолирующего материала.

Кубиты, построенные из нескольких джозефсоновских контактов, ведут себя как искусственные аналоги реальных атомов. Они могут находиться в основном и возбужденном состоянии, излучать и поглощать фотоны, исполнять другие физические "трюки", характерные для водорода, кислорода и других элементов окружающей нас вселенной.

Сегодня, по словам Астафьева и его коллег, ученые используют приемники и излучатели микроволнового излучения для того, чтобы считывать и записывать сведения в сверхпроводящие кубиты.

Благодаря достаточно большой длине волны, равной примерно сантиметру, подобные приборы нельзя сделать компактными и ужать до размеров, пригодных для их "имплантации" внутрь чипов. Вдобавок, эти же ограничения не позволяют поместить внутри одного такого считывателя квантовых данных сразу несколько кубитов, взаимодействующих с разными типами волн.

Все эти проблемы, как заметили британские и российские ученые, можно решить, если заменить микроволновое излучение на другой, более удобный источник колебаний – обычные акустические волны. Их протяженность на несколько порядков меньше, что дает возможность создавать более качественные и миниатюрные "клетки" для кубитов, в которые, к тому же, можно помещать сразу несколько искусственных атомов на базе переходов Джозефсона.

Руководствуясь этой идеей, Астафьев и его коллеги создали устройство, которое дает возможность осуществлять подобные "акустические" квантовые операции, поместив кубит между двумя акустическими "зеркалами" и генераторами поверхностных звуковых волн.

Эти устройства, как объясняют ученые, преобразуют колебания переменного электрического тока в звуковые волны, "гуляющие" по поверхности пластины, к которой были прикреплены зеркала и кубит, и взаимодействующие с ним. Одно из них служит источником подобных волн, а второе – считывает их и извлекает сведения о состоянии кубита из них.

Охладив всю эту конструкцию до близких к абсолютному нулю температур, ученые проверили, смогут ли звуковые волны "уловить" квантовую природу колебаний, возникающих внутри кубита. Их замеры показали, что подобная установка может и считывать, и записывать сведения внутрь кубитов, не мешая их работе, что дает возможность им оставаться стабильными очень долгое время.

Все это, как отмечают ученые, дает возможность в принципе заменить все электромагнитные части квантовых вычислительных систем на их акустические аналоги, что уменьшит их размеры и, может быть, сделает квантовые компьютеры более стабильными и просто устроенными.

Читайте также:



 
©  Фонд "Русская Цивилизация", 2004 | Контакты