瑞士ETH Zurich研發全球首個可編程機械共振器量子電腦晶片 資訊儲存喺聲波入面

資訊透過微觀機械振動（聲子）儲存喺 HBAR 密集嘅多模式頻譜入面，呢個做法同傳統用電磁場嘅量子記憶體完全唔同。Transmon 量子位元透過 iSWAP 操作同 Jaynes-Cummings 相互作用，對機械狀態執行量子閘，量得嘅耦合強度為 g/2π = 296 kHz。團隊仲開發咗一個新協議，透過偏共振嘅量子位元-共振器相互作用，實現快速受控任意相位（Cϕ）雙量子位元閘。團隊相信呢個協議可以用喺其他物理平台。

實際展示：成功執行量子演算法

團隊展示咗一組萬用閘集合（包括單量子位元閘同受控任意相位閘），並用佢哋執行咗兩個標竿式量子演算法：

• 量子傅立葉變換（QFT）：對呢個架構嚟講係理想測試，因為QFT需要任意受控相位閘同完整嘅量子位元連通性。HBAR 聲子模式嘅長相干時間喺演算法空轉期間特別有優勢。
• 量子週期尋找（QPF）：係Shor演算法整數分解嘅核心子程序，亦成功喺系統上執行。

閘保真度同考慮咗狀態準備-測量誤差同 iSWAP 不完美嘅模擬結果吻合。

點解重要：機械記憶體嘅優勢

呢項工作係首次展示用機械共振器做可編程、通用量子計算架構。佢嘅重要性源於以下幾個關鍵優勢：

• 體積細、儲存密度高：傳統電磁量子記憶體（例如共面波導共振器、3D腔體）體積大，模式存取有限。而一粒 HBAR 晶片喺細好多嘅體積入面包容大量高相干諧波模式。
• 穩定同長相干時間：機械（聲子）模式有內置嘅長相干時間，好適合暫存量子資訊。
• 通往量子RAM之路：團隊明確指出，呢啲結果「為用機械系統建造未來量子技術嘅關鍵組件（例如量子隨機存取記憶體）鋪路」。

現有局限

目前示範受處理器大小限制，因為只有有限數量嘅聲子模式可以同單一 transmon 量子位元互動。ETH Zurich 團隊正積極提升相干時間、探索唔同混合架構設計，同加快 transmon 狀態讀取速度。

總結一句：ETH Zurich 晶片證明，用超導量子位元加機械（聲子）記憶體嘅混合系統係可以執行真正嘅量子演算法。呢項成果確立咗機械共振器作為一條可行路徑，去建造體積細、相干時間長嘅量子記憶體，超越傳統電磁方式喺空間同連通性上嘅限制。