Fizicienii de la Universitatea de Fizică și Tehnologie din Moscova, precum și MISiS și alte universități, au prezentat o alternativă la baza electromagnetică a computerului cuantic (QC). Împreună cu colegii din Marea Britanie, a fost dezvoltat principiul de funcționare a unui sistem cuantic, în care un element de stocare a datelor într-un QC (așa-numitul qubit) interacționează nu cu undele electromagnetice, ci cu undele acustice. Vorbim despre interacțiunea într-un rezonator special creat.
Oamenii de știință notează că posibilitatea de interacțiune de-a lungul liniei „elemente de optică cuantică – elemente de acustică” poate fi folosită în viitor pentru a dezvolta idei legate de implementarea unui proiect ambițios de computer cuantic. Se afirmă că abordarea acustică a implementării proiectului are o serie de avantaje față de modelul QC exclusiv cuantic care a fost folosit până în acest moment.
Care este esența propunerii? Este că cipul de lucru este prezentat sub forma unei baze piezoelectrice de cuarț acoperită cu un circuit de aluminiu și așa-numitul transmon.
Pentru referință, un transmon este un tip de qubit de sarcină supraconductor conceput pentru a reduce sensibilitatea la „zgomotul” cu efectul de încărcare. Transmon își atinge sensibilitatea redusă la zgomotul de încărcare prin creșterea semnificativă a raportului dintre energia Josephson și energia de încărcare. Acest lucru se realizează prin utilizarea unui condensator shunt mare. Conceptul a fost dezvoltat de oamenii de știință americani în 2007.
În plus, circuitul include un emițător, un receptor și rezonatorul menționat, constând dintr-o pereche de oglinzi care reflectă unde de o anumită lungime.
Undele acustice care călătoresc de la oglindă la oglindă în rezonator apar pe suprafața bazei solide.
Întreaga structură este răcită într-un criostat la o temperatură care tinde spre zero absolut (până la câțiva mK - milliKelvin). Acest lucru ridică întrebări din punctul de vedere al parametrilor de utilizare a QC în condiții normale.
Un transmon cu două niveluri energetice, între care se efectuează tranziții, demonstrează în această situație comportamentul caracteristic unui atom. Astfel, oamenii de știință susțin că au obținut o versiune artificială a atomului care poate fi controlată. Controlul este asociat cu capacitatea de a transfera energie către qubit, transferând sistemul în starea de „excitație cuantică”. Apoi poate fi efectuată o emisie controlată de energie cu o anumită frecvență. Astfel, se va putea citi informații dintr-un qubit ținând cont de caracteristicile undelor din rezonator.
Cu toate descoperirile aparent științifice cu computerele cuantice, conceptul cuantic are propriul său călcâi Ahile. Este legat de dimensiunea rezonatorului. Cu cât rezonatorul este mai mare, cu atât sunt mai multe defecte pe suprafața cristalului folosit. Cu toate acestea, noua descoperire permite, așa cum cred oamenii de știință ruși și britanici, să se creeze un rezonator extrem de uniform cu dimensiuni de câteva sute de micrometri - acesta este semnificativ mai mic decât un sistem care utilizează doar principii cuantice. Și, în consecință, restanța în termeni de memorie și performanță este, de asemenea, mai mare. Pe de altă parte, problema constă în viteza de propagare a undei sonore, care, după cum se știe, este mai mult decât semnificativ mai mică decât cea luminoasă. Dar totuși, experții notează că un computer cuantic se poate dovedi în cele din urmă a fi „cuantic-acustic” - ținând cont de toate avantajele celor două principii de funcționare.