| 0 |
|
Команда квантових фізиків із Федеральної вищої технічної школи Цюриха (ETH Zurich) під керівництвом професорки Івень Чу (Yiwen Chu) здійснила прорив в архітектурі квантових обчислень. Дослідники розробили та успішно протестували квантовий чип, який використовує мікроскопічні механічні вібрації для зберігання та обробки інформації. Ці коливання поводяться подібно до струн гітари, що вібрують та створюють музичні ноти, але відбуваються на частотах, які далеко виходять за межі людського слуху.
Результати цього дослідження, що демонструють кардинально новий підхід до розділення обчислювальних блоків та оперативної пам'яті, були опубліковані в науковому журналі Science.
«Взаємодія між квантовим процесором і квантовою пам'яттю закладає вирішальний фундамент для перетворення квантових комп'ютерів на потужний і надійний інструмент, здатний виконувати обчислення, недоступні для традиційних систем», - пояснює професорка Івень Чу.
Сучасні квантові системи зазвичай намагаються щільно об'єднати процеси обробки та зберігання даних в одному блоці. Натомість команда ETH Zurich розробила архітектуру, яка навмисно копіює структуру класичних цифрових комп'ютерів, де є центральний процесор (CPU) та окрема оперативна пам'ять (RAM).
У системі Івень Чу роль процесора та контролера виконує так званий надпровідний кубіт. А ось тимчасове зберігання інформації під час обчислень передано квантовій оперативній пам'яті.
Головна відмінність полягає в тому, що в цій пам'яті дані фіксуються не електромагнітним способом, як заведено сьогодні, а у формі механічних вібрацій. Кубіт зв'язується з резонаторами, вилучає інформацію зі специфічного вібраційного стану, модифікує її та записує назад.
Більшість сучасних експериментальних квантових моделей використовують електромагнітну пам'ять у поєднанні з кубітами. Вони точні, але мають величезний мінус - такі конструкції дуже громіздкі, що заважає масштабувати лабораторні прототипи до комерційних комп'ютерів.
Механічні резонатори від команди Чу пропонують одразу кілька переваг. Вони в рази менші за електромагнітні аналоги. Резонатори підтримують безліч різних акустичних мод (типів коливань), що дозволяє зберігати значно більше інформації одночасно. Механічні вібрації згасають повільніше, завдяки чому квантові стани залишаються стабільними протягом тривалішого часу, запобігаючи втраті даних.
Вчені не просто створили теорію, а вперше експериментально довели життєздатність концепції, змусивши пам'ять, що вібрує, працювати в синергії з кубітом. Причому система впоралася не з банальними тестами, а з двома найскладнішими фундаментальними завданнями квантового програмування: квантовим перетворенням Фур'є та алгоритмом пошуку періоду.
«Квантове перетворення Фур'є - це базовий обчислювальний процес, необхідний для багатьох квантових алгоритмів. Реалізований нами алгоритм пошуку періоду став наочною демонстрацією того, як саме цю процедуру можна використовувати на практиці», - розповів співавтор статті, докторант Ігор Кладарич (Igor Kladaric).
Обидва методи вимагають від системи одночасного та надточного контролю, зв'язування та утримання десятків квантових станів в унісон. Оскільки чіп ETH Zurich впорався із завданням, його офіційно визнали придатним для виконання будь-яких довільних квантових обчислень. Тепер успіх технології на ринку залежатиме лише від одного фактора - наскільки добре вона піддаватиметься масштабуванню в ще більших обчислювальних комплексах.
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
