- El chip cuántico de la ETH Zurich sirve como CPU qubit superconductora, y los modos de vibración del resonador acústico del ancho de una uña actúan como RAM cuántica.
- El enfoque toma prestado de la arquitectura informática clásica porque invierte completamente el guión sobre cómo la computación cuántica moderna puede almacenar datos a corto plazo.
- El equipo demostró un conjunto de puertas universales y realizó pequeños ejemplos de transformadas cuánticas de Fourier y búsqueda de períodos.
Básicamente, una cuerda de guitarra almacena una nota en cómo vibra, y si alguien la pulsa de manera diferente, sonará una nota completamente diferente.
Un equipo de investigadores de ETH Zurich ha utilizado el mismo principio para crear un chip cuántico que almacena información reemplazando la cuerda con resonadores acústicos microscópicos.
Esto permite que el chip aumente significativamente su memoria de trabajo, esencialmente aumentando significativamente la capacidad de almacenamiento, un bien prohibitivamente caro en la computación cuántica.
Un juego de almacenamiento cuántico basado en vibraciones
La investigación en ETH Zurich fue dirigida por el físico cuántico Ewen Chu, quien utilizó pequeñas vibraciones mecánicas para almacenar y procesar información. Sin embargo, las vibraciones van más allá del alcance del oído humano y ocurren dentro de un chip cuántico donde esencialmente reemplazan o complementan la memoria de trabajo de una computadora cuántica.
La investigación, publicada por el Grupo de Sistemas Cuánticos Híbridos, incluye al profesor Ewen Chu como autor principal, junto con los estudiantes de doctorado Yu Yang e Igor Kladarik, y se centra en replicar la división del trabajo vista en una computadora clásica.
Un qubit transmon superconductor actúa como CPU, mientras que la memoria de trabajo (el equivalente cuántico de la RAM) es un resonador de ondas acústicas masivas de alto tono, o HBAR, con muchos modos de vibración que actúan como cada ranura de memoria.
Básicamente, un qubit intercambia un estado cuántico desde un modo vibratorio (lo lee en términos informáticos clásicos), lo manipula (lo cambia) y lo vuelve a intercambiar (lo escribe). Esto crea una configuración única que no siguen la mayoría de las computadoras cuánticas modernas, donde el procesamiento y el almacenamiento son dos partes separadas; La mayoría de los diseños utilizan memoria y computación por igual.
Sin embargo, el método tiene ventajas: las ondas acústicas tienen una longitud de onda unas cien mil veces más corta que las electromagnéticas, lo que permite que todo un chip cuántico sea extremadamente pequeño, afirma el equipo de investigación, aunque el ordenador real sería mucho más grande.
El chip pasó pruebas de estrés con prueba de viabilidad, que incluyeron pruebas utilizando dos métodos más comúnmente utilizados para comparar una computadora cuántica: la transformada cuántica de Fourier y un algoritmo de búsqueda de períodos.
El final del juego aquí, como señaló el equipo de investigación, es la memoria cuántica de acceso aleatorio (QRAM), que permite a las computadoras cuánticas modernas acceder a almacenes de memoria cuántica mucho más grandes de lo que permiten las especificaciones actuales. Que esto tenga éxito depende tanto de la escalabilidad del método como de la potencia computacional en juego.
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