TECHNOLOGY - познавательный журнал

Technology - Познавательный Журнал
18 сентября 2015

Инженеры моделируют квантовый компьютер на основе звука

Связывание кубитов на достаточных расстояния по-прежнему остаётся чрезвычайно сложным делом. В исследовании, опубликованном на этой неделе в Physical Review X, исследователи из Института квантовой оптики Макса Планка описывают теоретическую модель для соединения удаленных кубитов, используя звук вместо проводов или волоконной оптики. В результате, утверждают они, получается новая улучшенная «квантоваяй шина», которую можно создать на микронном уровне с использованием существующих технологий.

«Реализация дистанционного взаимодействия между удаленными кубитами, возможно, одна из самых сложных задач в развитии масштабируемой, устойчивой квантовой информационной архитектуры, — отмечают учёные. — Мы предлагаем использовать и сейчас анализируем квантовый звук в виде поверхностных акустических волновых фононов в пьезоактивных материалах как универсальный посредник для дальнего спин-спинового взаимодействия вместо фотонов».

Чтоб было понятней, шина в процессоре компьютера представляет собой комплект из соединений, предназначенных для перемещения больших объёмов данных между двумя или более компонентами архитектуры, которые должны регулярно обмениваться данными. Классическая иллюстрация это системная шина, которая связывает процессор с системной памятью и устройствами ввода-вывода. В квантовой шине это реализуется в виде связи между отдельными кубитами.

Акустический метод использует полости как каналы передачи данных, используя фононы, которые можно представить как коллективное возбуждение частиц. Это своего рода «вибрации» — ведь фонон это квантованный компонент (частица) вибрации, подобно тому, как фотон является квантованным компонентом света.

В квантовой шине фононами манипулируют с помощью резонаторов, которые создают проблемы, когда дело доходит до передачи на большие расстояния. Новый метод сочетает в себе лучшее, утверждают исследователи. Он основан на использовании поверхностных акустических волн (ПАВ) в виде фононов — двумерных волн, которые легко проходят сквозь материалы как плоская рябь (представьте волны плотности или давления). Их преимуществом является способность к достаточно легкому направленному прохождению.