ETH ציריך חשפה שבב קוונטי היברידי: מעבד על-מוליך וזיכרון מבוסס רעידות מכניות

הדגמה: הרצת אלגוריתמים קוונטיים אמיתיים

הצוות הדגים סט שערים אוניברסלי הכולל שערי קיוביט בודד ושערים מבוקרי פאזה שרירותית, והשתמש בו להרצת האלגוריתמים הבאים :

• התמרת פורייה קוונטית (QFT): מבחן אידיאלי לארכיטקטורה זו, מאחר ש-QFT דורש שערים מבוקרי פאזה שרירותית וקישוריות מלאה בין הקיוביטים. זמני הקוהרנטיות הארוכים של מצבי הפונונים ב-HBAR היו יתרון משמעותי במיוחד בתקופות המתנה באלגוריתם .
• מציאת מחזוריות (QPF): תת-שגרה מרכזית באלגוריתם שור לפירוק לגורמים שלמים, שגם היא הורצה בהצלחה על המערכת .

נאמנות השערים הייתה בהתאמה טובה לסימולציות שהביאו בחשבון שגיאות בהכנת מצב ומדידה, כמו גם אי-נאמנויות בפעולות iSWAP .

החשיבות: למה זיכרון מכני?

עבודה זו היא ההדגמה הראשונה של ארכיטקטורת מחשוב קוונטי הניתנת לתכנות ולשימוש כללי המבוססת על מהודים מכניים . חשיבותה נובעת מיתרונות מרכזיים על פני זיכרון אלקטרומגנטי קונבנציונלי:

• קומפקטיות וצפיפות אחסון: זיכרונות קוונטיים אלקטרומגנטיים (מהודי גל מישוריים, חללים תלת-ממדיים) הם מגושמים ומציעים גישה מוגבלת למצבים. לעומת זאת, שבב HBAR בודד מכיל מספר רב של מצבים הרמוניים בעלי קוהרנטיות גבוהה בטביעת רגל קטנה בהרבה .
• יציבות וקוהרנטיות: מצבי הפונונים המכניים מתאפיינים בזמני קוהרנטיות פנימיים ארוכים, מה שהופך אותם למתאימים במיוחד לאחסון מידע קוונטי זמני .
• דרך לזיכרון qRAM: המחברים מצהירים במפורש שתוצאות אלה "סוללות את הדרך לשימוש במערכות מכניות לבניית רכיבים קריטיים לטכנולוגיות קוונטיות עתידיות, כגון זיכרונות גישה אקראית קוונטיים" .

מגבלות נוכחיות

ההדגמה הנוכחית מוגבלת בגודל המעבד על-ידי מספר מצבי הפונונים שיכולים לקיים אינטראקציה עם קיוביט ה-transmon היחיד. צוות ETH ציריך עובד באופן פעיל על שיפור זמני קוהרנטיות, בחינת עיצובי ארכיטקטורה היברידית שונים, והאצת קריאת מצב ה-transmon .

השורה התחתונה: השבב של ETH ציריך מוכיח שמערכת היברידית המשתמשת בקיוביט על-מוליך עם זיכרון מכני (פונונים) יכולה להריץ אלגוריתמים קוונטיים אמיתיים. הוא מציב את המהודים המכניים כנתיב ישים לזיכרונות קוונטיים קומפקטיים בעלי קוהרנטיות גבוהה, המתגברים על מגבלות המקום והקישוריות של מקביליהם האלקטרומגנטיים.