Учёные создали квантовый чип размером 7,5 мм, который хранит информацию с помощью вибраций
Физики Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) разработали миниатюрный квантовый чип, использующий механические колебания для хранения и обработки информации. Устройство размером всего 7,5х2,5х1 миллиметр объединяет сверхпроводящий кубит с акустическим резонатором. В экспериментах исследователи продемонстрировали выполнение квантовых логических операций и двух алгоритмов, подтвердив работоспособность новой вычислительной архитектуры.
В основе разработки лежит разделение вычислительного блока и памяти, аналогичное принципу работы обычных компьютеров. Сверхпроводящий кубит выполняет роль процессора, а механический резонатор служит временным хранилищем квантовой информации. Вместо электромагнитных колебаний, используемых во многих существующих квантовых системах, данные записываются в виде высокочастотных механических вибраций — фононов.
Резонатор может колебаться одновременно множеством различных способов, которые физики называют модами. По аналогии со струной музыкального инструмента каждая мода соответствует определённому типу колебаний. Однако в квантовом устройстве эти состояния подчиняются законам квантовой механики и могут находиться в суперпозиции или быть запутанными друг с другом.
Использование большого количества колебательных мод позволяет разместить множество элементов квантовой памяти в небольшом объёме. При этом механические состояния способны сравнительно долго сохранять когерентность — свойство, необходимое для выполнения квантовых вычислений без потери информации.
Для управления памятью учёные применили сверхпроводящий кубит типа трансмон. Он взаимодействует с отдельными модами резонатора, извлекает записанные состояния, изменяет их посредством квантовых логических операций и возвращает обратно. Исследователи реализовали набор универсальных квантовых вентилей, включая однокубитные операции и двухкубитные вентили с управляемой фазой.
Возможности архитектуры проверили на двух вычислительных задачах: квантовом преобразовании Фурье и поиске периода. Первая операция лежит в основе многих квантовых алгоритмов, а вторая позволяет находить повторяющиеся закономерности в математических последовательностях. Успешное выполнение этих демонстрационных задач показало, что механический резонатор можно использовать не только как память, но и как часть программируемой квантовой вычислительной системы.
Однако технология пока находится на экспериментальной стадии. Количество доступных для управления колебательных мод ограничено, а масштабирование потребует повышения стабильности квантовых состояний и ускорения считывания информации. Исследователи продолжают совершенствовать устройство, рассматривая механические резонаторы как перспективную основу компактной квантовой оперативной памяти.
Исследование в журнале Science 28 мая 2026 года.