Физики создали платформу для обмена данными в гибридных квантовых компьютерах


28 Окт 2021

Источник: nauka.tass.ru

Российские физики создали устройство, позволяющее частицам света и волнам намагниченности, присутствующим внутри гибридных квантовых компьютеров, активно взаимодействовать друг с другом. Благодаря этому их можно применять для обмена данными, пишет пресс-служба НИТУ "МИСиС". Результаты исследования опубликовал научный журнал Physical Review Applied.

"Квантовая магноника стала одной из самых интересных областей квантовых гибридных технологий. Главным препятствием для создания приборов на ее основе служит то, что частицы света и квазичастицы-магноны слабо взаимодействуют друг с другом. Нам удалось показать возможность их сверхсильного взаимодействия внутри набора из тонких пленок, состоящих из разных материалов", - пишут исследователи.

Магнонами физики называют квазичастицы, представляющие собой коллективные колебания спинов электронов или других частиц. Их можно использовать для передачи и обмена информацией внутри квантовых и спиновых компьютеров, затрачивающих крайне малые количества энергии на обработку и хранение данных по сравнению с традиционной полупроводниковой электроникой.

Главным препятствием для их создания служит то, что магноны крайне слабо взаимодействуют с частицами света из-за огромной разницы в их размерах и свойствах. Это мешает созданию гибридных вычислительных систем, в которых и фотоны, и магноны используются для переноса информации и проведения вычислений.

Российские физики под руководством Игоря Головчанского, сотрудника НИТУ "МИСиС" и МФТИ, уже несколько лет работают над решением этой проблемы. В этом году им удалось значительно увеличить силу взаимодействий между фотонами и магнонами, создав материал, состоящий из чередующихся слоев сверхпроводника, ферроэлектрика и диэлектрических материалов.

Достигнув этого успеха, ученые попытались встроить разработанную ими конструкцию в микрочип и проверить ее работоспособность на практике. Как показали последующие замеры, сила связи между частицами света и магнонами, а также количество энергии, которой они обмениваются, осталось очень высоким после интеграции данной платформы внутрь микрочипа.

Ученые отмечают, что наличие сверхсильной связи между фотонами и магнонами в их системе подтверждает присутствие в ней гибридных квазичастиц, которые физики называют плазмон-магнон-поляритонами. Эти квазичастицы, которые ученые раньше не наблюдали, защищают прибор от дополнительных потерь энергии в результате появления так называемого "сверхизлучения".

 Это устройство, как отмечают Головчанский и его коллеги, можно применять не только при разработке гибридных квантовых компьютеров, но и для изучения различных тонких физических явлений. В частности, исследователи предполагают, что его можно использовать для изучения так называемых обменных спиновых волн, коллективных колебаний спинов атомов, а также других взаимодействий частиц.


Инновации и наука


Старая версия сайта (Архив)