Учени показаха пътя към създаването на компактна и бърза QRAM памет.

Изследователи от Чикагския университет предложиха нова архитектура на квантова оперативна памет, която може да ускори разработването на квантови компютри. QRAM, или квантовата оперативна памет, позволява едновременен достъп до няколко клетки с данни благодарение на принципа на квантовата суперпозиция. Това означава, че различните състояния на паметта могат да съществуват едновременно, взаимодействайки помежду си по специфичен начин. Тази особеност дава на квантовите системи възможност да решават по-бързо проблемите, които остават трудни за класическите компютри.

В нова статия, публикувана в списание Physical Review Letters, изследователите са разгърнали архитектура, базирана на контролиран от трансмони фононен маршрутизатор. Трансмоните са устойчиви на шум квантови битове, работещи чрез свръхпроводимост. С тяхна помощ екипът успява да насочи фононите – елементарни вибрации, разпространяващи се по повърхността на материалите – към необходимите елементи на квантовата схема.

Авторите на изследването, Чжаою Уанг и Хонг Цяо, обясняват, че идеята им е вдъхновена от експериментите с фононен интерферометър от типа на Мах-Цендер. Те показаха, че ако в такъв интерферометър се включи фазов елемент, управляван от трансмони, е възможно да се насочват единични фонони в зависимост от квантовото състояние на трансмона. Това решение се превърна в основа за нова QRAM архитектура, в която множество подобни маршрутизатори са свързани в дървовидна структура.

Предложената система се оказа не само по-компактна, но и се справя по-бързо с маршрутизацията на данните, като се избягват смущенията, свързани с припокриването на честотите. Тази организация също така намалява хардуерните изисквания, което е важно за практическото приложение. За да се борят с грешките при загуба, изследователите прилагат метода на двойното кодиране, който съчетава ефективността с минимално натоварване на системата.

Според Уанг и Кяо тяхната архитектура проправя пътя за реалното създаване на QRAM през следващите години. Тя би могла значително да опрости и ускори съхранението и обработката на големи количества данни в квантовите изчисления. В бъдеще екипът планира да експериментира с маршрутизатори, базирани на трансмони, както и да проучи по-сложни техники за квантовата корекция на грешките, за да направи системата още по-надеждна.