Революційна пропозиція російських вчених за проектом квантового комп'ютера

Російські фахівці продовжують роботу по створенню так званого квантового комп'ютера, перші практично напрацювання в проекті якого були продемонстровані кілька місяців тому. При цьому технологічний процес майбутньої роботи такого комп'ютера незмінно зв'язувався з використанням мікрохвильового електромагнітного випромінювання (високочастотного). Фізики з московського фізико-технічного університету, а також місіс і інших вузів представили альтернативу електромагнітної основі роботи квантового комп'ютера (кк). Спільно з колегами з британії розроблено принцип роботи квантової системи, в якій елемент зберігання даних у кк (так званий кубіт) взаємодіє не з електромагнітними хвилями, а з акустичними хвилями.

Мова йде про взаємодію в спеціально створеному резонаторі. Вчені відзначають, що можливість взаємодії по лінії «елементи квантової оптики – елементи акустики» можна використати у майбутньому для розвитку ідей, пов'язаних з реалізацією амбітного проекту квантової комп'ютера. Заявлено, що у акустичного підходу до реалізації проекту є ряд переваг перед експлуатованої до цього моменту виключно квантової моделі кк. У чому суть пропозиції? вона – в тому, що робочий чіп представлений у вигляді кварцової п'єзоелектричної основи з напиленням алюмінієвої схеми і так званого трансмона.

Для довідки: трансмон – тип надпровідного зарядового кубіта, розроблений для зниження чутливість до «шуму» зарядового ефекту. Трансмон досягає своєї зниженої чутливості до шуму заряду, значно збільшуючи відношення енергії джозефсона до зарядної енергії. Це досягається за рахунок використання шунтуючого конденсатора великої ємності. Концепція розроблена американськими вченими в 2007 році.

Крім того, в схему входить випромінювач, приймач і згаданий резонатор, що складається з пари дзеркал, що відбивають хвилі певної довжини. Акустичні хвилі, що біжать від дзеркала до дзеркала в резонаторі, при цьому виникають на поверхні твердотільної основи. Вся конструкція охолоджується в криостате до температури, яка прагне до абсолютного нуля (до декількох мк - милликельвин). Це викликає питання з точки зору параметрів використання кк у звичайних умовах. Трансмон з двома енергетичними рівнями, між якими і здійснюються переходи, в цій ситуації демонструє поведінку, характерну для атома.

Таким чином, вчені заявляють, що отримали штучний варіант атома, яким можна керувати. Управління пов'язане з можливістю передавати кубиту енергію, переводячи систему в стан «квантового порушення». Потім може бути здійснено контрольоване випромінювання енергії з певною частотою. Таким чином, можна буде здійснювати зчитування інформації з кубіта допомогою врахування характеристик хвиль у резонаторі.

При всьому, здавалося б, науковому прориві з квантовими комп'ютерами, є у квантової концепції своя ахіллесова п'ята. Пов'язана вона з розміром резонатора. Чим більше розміри резонатора, тим більше дефектів на поверхні використовуваного кристала. Однак нове відкриття дозволяє, як вважають російські та британські вчені, створити резонатор високої однорідності розмірами декількох сотень мікрометра – це істотно менше системи, в якій використовуються виключно квантові принципи.

А відповідно, і заділи по пам'яті і продуктивності теж вище. З іншого боку, проблема в швидкості поширення звукової хвилі, яка, як відомо більш ніж істотно нижче світловий. Але все ж фахівці відзначають, що квантовий комп'ютер в підсумку може виявитися «квантово-акустичним» - з прийняттям до уваги всіх плюсів двох принципів роботи.