Учёные придумали, как в квантовых компьютерах заменить свет звуком

Учёные из Чикагского университета выдвинули революционную идею: будущие квантовые компьютеры могут работать не на свете, а на звуке. Результаты их исследования показывают, что это может решить одну из главных проблем в этой области — проблему случайности.

Вместо фотонов (частиц света), которые сейчас часто используют, исследователи предлагают использовать фононы — квантовые частицы звука. Проблема света в том, что многие процессы с ним носят вероятностный характер, то есть результат операции непредсказуем, как лотерея. Это усложняет вычисления.

С звуком же всё иначе. Учёным удалось добиться полного контроля над звуковой волной на квантовом уровне. Они заставили её взаимодействовать со сверхпроводящим кубитом (основным элементом квантового компьютера). Благодаря этому операции стали детерминированными: действие «А» всегда гарантированно приводит к результату «Б», без всяких случайностей.

Вам нужно включить свет. В «световой» (фотонной) системе вы нажимаете на выключатель, и лампочка может включиться, а может и нет. В новой «звуковой» (фононной) системе нажатие на выключатель всегда будет зажигать свет. Такая предсказуемость крайне важна для сложных вычислений.

Главная задача на сейчас — продлить жизнь этим квантовым звуковым волнам. Пока что они живут всего несколько миллионных долей секунды (микросекунды). Для полезной работы это время нужно увеличить примерно в 100 раз.

В теории звуковые волны могут сохраняться гораздо дольше. В отличие от света, который улетает в пространство, звук «заперт» внутри материала. Проблема в том, что сам процесс управления им (взаимодействие с кубитом) его гасит — примерно как если бы вы дотронулись рукой до звенящего колокола.

Учёные уверены, что в хорошо изолированных системах фононы смогут «жить» несколько секунд. Если это удастся, откроется путь к созданию компактных и эффективных квантовых процессоров на чипе, которые будут управлять данными с помощью звука. Это станет основой для компьютеров совершенно нового типа.

Источник: Новая наука