Российские ученые разработали новый подход для управления работой квантовых ячеек памяти внутри сверхпроводящих квантовых компьютеров, который позволяет «переключать» их между двумя режимами работы и передавать данные по цепочке без потери информации. Данная разработка упростит масштабирование квантовых вычислительных систем, сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
 |
| Схематичное изображение «летающего» кубита и основные принципы работы предложенной системы. |
«Разработанная нами энергоэффективная и компактная система с «летающими» кубитами ускорит переход к практическому использованию квантовых технологий. Она поможет снизить стоимость и упростить масштабирование вычислительных систем, что открывает путь к компактным решениям для передачи и обработки квантовой информации», – пояснила доцент ННГУ имени Лобачевского Марина Бастракова, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.
Как отмечают Бастракова и ученые, сегодня одним из главных препятствий для развития квантовых компьютеров на базе цепочек сверхпроводников выступает то, что для передачи информации между их блоками необходимо использовать микроволновые сверхпроводниковые резонаторы. Такие системы обычно бывают технически довольно сложными, их не удается миниатюризировать, и при этом они порождают перекрестные помехи - ситуации, когда сигналы от соседних резонаторов накладываются друг на друга, что искажает передаваемую информацию.
Данную проблему, по словам физиков, можно обойти, если использовать кубиты не только для хранения данных, но и передачи информации по цепочке. Для этого необходимо перевести квантовые ячейки памяти в так называемый «летающий» режим. В данном состоянии внутри цепочки из кубитов возникает динамическая волна переключений, последовательно распространяющаяся по цепочке подобно тому, как падают кости в домино.
Бастракова и исследователи разработали подход, позволяющий относительно легко переключать кубиты в сверхпроводниковом квантовом компьютере между «летающим» режимом и стационарном режимом, который используется для хранения квантовой информации. Для этого ученые предложили использовать так называемые адиабатические квантовые параметроны - особые устройства, по которым течет ток, когда на них действует внешнее магнитное поле.
Как обнаружили физики, эти структуры, обладающие очень компактными размерами по сравнению с классическими микроволновыми резонаторами, можно использовать для переключения кубитов между режимами работы через точное воздействие внешним магнитным полем. В перспективе данный подход позволит значительно упростить управляющие системы сверхпроводниковых квантовых компьютеров, что ускорит разработку сложных квантовых вычислительных систем.
