瑞士研究人員開發了一種新型量子計算機晶片，該晶片利用微小的機械振動來存儲數據，而非傳統的電磁記憶體。這一革命性裝置由蘇黎世聯邦理工學院的研究團隊創造。據報導，該晶片用微觀機械共振器取代了傳統的量子記憶體，這些微觀結構以不同的方式振動以保存信息。這種方法還引入了一種受當前數碼計算機啟發的計算機架構，該架構將處理和記憶分開。「我們的量子晶片包含微小的元件，當存儲信息時這些元件開始振動，」負責此項研究的蘇黎世聯邦理工學院混合量子系統教授朱怡文（Yiwen Chu）表示。
團隊認為，這一概念可能克服量子計算的一大挑戰：建立能夠存儲大量量子數據的緊湊且可靠的系統。
新型量子計算機晶片的設計理念
為了達到數百萬量子位，量子計算機必須克服尺寸、熱量及其他複雜的電子瓶頸。在蘇黎世聯邦理工學院的模型中，處理和記憶是分開的。一個超導量子位充當處理器，這類似於傳統計算機中的中央處理單元（CPU）。同時，量子信息暫時存儲在機械共振器內，這些共振器作為一種量子工作記憶。這些共振器並不是以電磁方式存儲信息，而是通過微小的振動來編碼數據。在計算過程中，量子位從一個振動中檢索存儲的信息，進行計算，並將更新的信息寫回到振動記憶中。
根據朱教授及其團隊的説法，這一理念類似於吉他的弦，這些弦可以以不同的頻率振動以產生不同的音符。同時，在量子晶片中，每種振動模式充當一個獨立的記憶槽，能夠存儲量子信息。這些振動遵循量子力學的規則，允許它們以量子疊加態存在（即同時佔據多種可能的狀態）並發生糾纏。由於機械共振器支持多種振動模式，它們能夠存儲比傳統電磁記憶更多的信息，並且佔用更少的空間。這些共振器還能更長時間地保持脆弱的量子狀態，從而延長信息的存儲時間。
量子計算的實驗成果與未來展望
為了展示這一架構，研究團隊成功地將機械共振器與超導量子位耦合，並在晶片上進行了量子計算。他們用量子傅裏葉變換和一種週期尋找算法對系統進行測試。「量子傅裏葉變換是許多量子算法所需的基本計算程序，」朱教授團隊的博士生伊戈爾·克拉達裏奇（Igor Kladaric）在新聞聲明中表示。「我們實施的週期尋找算法作為這一程序如何使用的示範。」結果證實了這一架構可以可靠地存儲和操作多個量子狀態。
根據團隊的説法，該系統已經可以執行所有通用量子計算機所需的關鍵計算操作。
該原型約為 0.3 英寸（7.5 毫米）長。然而，朱教授確信，這將為更大規模的量子系統提供實際的途徑。儘管實用的量子計算機仍需數年才能實現，但根據蘇黎世聯邦理工學院的代表，這一方法標誌著邁向該目標的一個有希望的步驟。該研究已發表在《科學》期刊上。
項目 規格 處理器 超導量子位 尺寸 0.3 英寸（7.5 毫米）