ETH Zürih’in Sesle Çalışan Kuantum Bilgisayar Çipi: Bilgi Mikroskobik Titreşimler Olarak Depolanıyor

Transmon, iSWAP işlemlerini ve Jaynes-Cummings etkileşimini kullanarak mekanik durumlar üzerinde kapı işlemleri gerçekleştiriyor ve ölçülen bağlantı gücü g/2π = 296 kHz olarak belirtiliyor . En önemli yeniliklerden biri, rezonans dışı kübit-rezonatör etkileşimleri yoluyla hızlı kontrollü rastgele fazlı (Cϕ) iki-kübit kapıları için geliştirilen yeni bir protokol. Yazarlar, bu protokolün diğer fiziksel platformlara da aktarılabileceğini düşünüyor .

Gösterim: Gerçek Kuantum Algoritmalarını Çalıştırmak

Ekip, tekli kübit kapıları ve kontrollü rastgele fazlı kapılardan oluşan evrensel bir kapı seti gösterdi ve bunu iki referans algoritmayı yürütmek için kullandı :

• Quantum Fourier Dönüşümü (QFT): Bu mimari için ideal bir test niteliğinde çünkü QFT, rastgele kontrollü faz kapıları ve tam kübit bağlantısı gerektiriyor. HBAR fonon modlarının uzun eşevrelilik süreleri, özellikle algoritmadaki boşta kalma dönemlerinde avantaj sağladı .
• Kuantum Periyot Bulma (QPF): Shor'un tamsayı çarpanlarına ayırma algoritmasının temel bir alt programı olan bu algoritma da sistem üzerinde başarıyla çalıştırıldı .

Kapı doğrulukları, durum-hazırlama-ve-ölçüm hatalarını ve iSWAP kusurlarını hesaba katan simülasyonlarla büyük ölçüde uyumlu çıktı .

Önemi: Mekanik Bellek Neden Önemli?

Bu çalışma, mekanik rezonatörleri kullanan ilk programlanabilir, genel amaçlı kuantum bilgisayar mimarisinin gösterimi olma özelliğini taşıyor . Önemi, geleneksel elektromanyetik belleğe göre sağladığı temel avantajlardan kaynaklanıyor:

• Kompaktlık ve Depolama Yoğunluğu: Elektromanyetik kuantum bellekleri (eş düzlemli dalga kılavuzu rezonatörleri, 3D boşluklar) hantaldır ve sınırlı mod erişimi sunar. Tek bir HBAR çipi, çok daha küçük bir alana çok sayıda yüksek eşevrelilikli harmonik mod sığdırıyor .
• Kararlılık ve Eşevrelilik: Mekanik (fonon) modlar, uzun içsel eşevrelilik sürelerine sahiptir ve bu da onları geçici kuantum bilgi depolaması için çok uygun kılar .
• Kuantum RAM'in Yolu: Yazarlar, bu sonuçların "kuantum rastgele erişimli bellekler gibi geleceğin kuantum teknolojileri için kritik bileşenler oluşturmanın yolunu açtığını" açıkça belirtiyorlar .

Mevcut Sınırlamalar

Gösterim, şu anda tek transmon kübiti ile etkileşime girebilen fonon modlarının sayısıyla sınırlı. ETH Zürih ekibi, eşevrelilik sürelerini iyileştirmek, farklı hibrit mimari tasarımlarını keşfetmek ve transmon durum okumasını hızlandırmak için aktif olarak çalışıyor .

Alt satır: ETH Zürih çipi, süperiletken bir kübit ile mekanik (fonon) bellek kullanan hibrit bir sistemin gerçek kuantum algoritmalarını çalıştırabileceğini kanıtlıyor. Bu çalışma, mekanik rezonatörleri, elektromanyetik muadillerinin alan ve bağlantı sınırlamalarının üstesinden gelen kompakt, yüksek eşevrelilikli kuantum belleklerine giden uygun bir yol olarak konumlandırıyor.