Des progrès technologiques récents ont ouvert de nouvelles possibilités passionnantes pour le développement de dispositifs quantiques de pointe, y compris des systèmes de mémoire d'accès aléatoire quantique (QRAM). Ce sont des architectures de mémoire spécifiquement destinées à être intégrées à l'intérieur des ordinateurs quantiques, qui peuvent simultanément récupérer des données à partir de plusieurs «emplacements» tirant parti d'un effet quantique connu sous le nom de superposition cohérente.
La superposition permet essentiellement aux états de mémoire différents d'exister en même temps, interférant les uns avec les autres de manière prévisible. Les appareils QRAM pourraient aider à stocker de grandes quantités et différents types de données plus efficacement, augmentant la vitesse et l'efficacité avec lesquelles les ordinateurs quantiques peuvent s'attaquer à certains problèmes complexes.
Dans un article publié dans Lettres d'examen physiquedes chercheurs de l'Université de Chicago ont introduit une nouvelle architecture QRAM qui s'appuie sur un routeur phonon contrôlé par transmon.
Les transmons sont des types de bits quantiques supraconducteurs (c'est-à-dire des qubits) connus pour être robustes contre certains types de bruit. Ces bits ont été utilisés pour contrôler les phonons d'onde acoustique de surface, les vibrations ou les particules sonores qui se déplacent le long de la surface des matériaux, les dirigeant dans les emplacements souhaités.
« Le concept de« routeur phonon contrôlé par transmon »s'inspire des progrès expérimentaux récents sur un interféromètre Phonon Mach-Zehnder», a déclaré à Issues.fr Zhaoyou Wang et Hong Qiao, les premiers auteurs de l'article.
« Nous constatons que l'intégration d'une porte de phonons phonon contrôlée par transmon dans l'interféromètre permet le routage d'un seul phonon basé sur l'état quantique du transmon. Une application naturelle d'un tel routeur est la mémoire d'accès aléatoire quantique (QRAM), réalisée en connectant de nombreux routeurs dans une architecture arborescente. »
L'architecture QRAM introduite par Wang, Qiao, et leurs collègues sont parmi les premiers à tirer parti collectivement les modes de phonons itinérants et de qubits transmon. Les chercheurs ont constaté que leur conception unique avait conduit à des souvenirs plus compacts, tout en soutenant les opérations de routage rapide et en empêchant la surpeuplement de fréquence (c'est-à-dire l'interférence entre les signaux à des fréquences similaires).
Un autre avantage de l'architecture de l'équipe est qu'il suit une organisation en forme d'arbre, ce qui réduit la complexité du matériel nécessaire pour le réaliser. Pour détecter davantage les erreurs de perte dominantes qui peuvent avoir un impact négatif sur les performances de l'appareil, les chercheurs ont également utilisé une technique connue sous le nom de codage hybride à double rail.
« Nous montrons que les routeurs phonon offrent des avantages uniques – tels que la compacité et le routage rapide – qui les rendent bien adaptés à QRAM, et le codage hybride à double rail permet une détection d'erreur efficace sans matériel supplémentaire », a expliqué Wang et Qiao.
« Notre travail ouvre la voie à des réalisations expérimentales à court terme de QRAM et démontre le potentiel des architectures QRAM à base de phonon. »
Cette étude récente de Wang, Qiao et de leurs collègues introduit une nouvelle approche prometteuse et évolutive pour réaliser des systèmes de mémoire quantique, qui pourraient éclairer le développement de dispositifs QRAM plus compacts et pourtant très performants.
À l'avenir, ces appareils pourraient être intégrés dans des ordinateurs quantiques, augmentant potentiellement leurs performances sur des tâches d'optimisation et de calcul spécifiques qui nécessitent l'analyse de grandes quantités de données.
« Dans le cadre de nos prochaines études, nous prévoyons de démontrer expérimentalement le routeur phonon contrôlé par transmon et de relever des défis pratiques comme le bruit de déphasage », a ajouté Wang et Qiao.
« Nous prévoyons également d'explorer les schémas de correction d'erreur quantique économes en matériel au-delà de la simple détection d'erreur dans notre architecture QRAM. »
Écrit pour vous par notre auteur Ingrid Fadelli, édité par Sadie Harley, et vérifié et révisé par Robert Egan – cet article est le résultat d'un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour garder le journalisme scientifique indépendant en vie. Si ce rapport vous importe, veuillez considérer un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte comme un remerciement.
