Группа физиков из ETH Zürich достигла значительного прорыва в области квантовых вычислений, создав первый работающий механический кубит. В статье, опубликованной в журнале Science, исследователи описывают идею создания такого кубита и результаты его тестирования.

Квантовые компьютеры, как ожидается, смогут решать многие типы задач, которые выходят за рамки возможностей классических компьютеров. Однако, несмотря на значительный прогресс, цель всё ещё не полностью реализована. Одним из главных препятствий является проблема виртуальных кубитов, например, созданных с использованием электромагнетизма, которые порождают ошибки, требующие корректировок. Исследовательская группа из ETH Zürich предложила альтернативный подход — использование механических кубитов.

Устройство состоит из сапфирового чипа со сверхпроводящим кубитом поверх другого, который действует как механический осциллятор. Источник: Uwe Von Luepke / ETH Zürich

В отличие от классических битов, которые представляют данные только единицами и нулями, кубиты способны хранить данные в суперпозиции обоих состояний. Для создания механического кубита учёные создали мембрану, которая может хранить информацию в устойчивом состоянии, вибрирующем состоянии или состоянии, которое является обоими одновременно.

Основной проблемой виртуальных кубитов является их короткий срок существования. Чтобы решить эту проблему, исследователи обратились к пьезоэлектрическому диску, закреплённому на сапфировой основе, который использовался в качестве механического резонатора. Затем они прикрепили кубит из сверхпроводящего материала, закреплённый на его сапфировой основе, используя собственную технологию изготовления.

Измерение числа фононов резонансного взаимодействия. A: Экспериментальная последовательность для измерения числа фононов резонансного взаимодействия. B: Пример измеренных и подобранных данных с использованием RPN. C: Подогнанная популяция фононов для каждого состояния Фока. Источник: Science (2024). DOI: 10.1126/science.adr2464

Результатом стал кубит со временем когерентности, которое зависело от типа используемого сверхпроводника и в среднем было лучше, чем у гибридных или виртуальных кубитов, используемых в других системах. «Мы очень рады, что наш механический кубит продемонстрировал более длительное время когерентности, чем виртуальные кубиты. Это важный шаг на пути к созданию практических квантовых компьютеров», — сказал ведущий автор исследования.

Команда планирует продолжить работу, стремясь улучшить время когерентности с использованием различных материалов. Они также хотят протестировать свои кубиты с квантовыми вентилями, чтобы увидеть, насколько хорошо они работают в компьютере. Следующая цель — создать полноценный квантовый процессор на основе механических кубитов.

Подробнее на iXBT