Магниты могут помочь квантовым компьютерам «общаться» друг с другом
Профессор Сюфэн Чжан исследует магноны и гибридные магнонные устройства: они снизят энергопотери в электронике и помогут связать квантовые компьютеры.
Краткое содержание
Профессор Сюфэн Чжан использует магниты для повышения энергоэффективности вычислений на квантовом уровне. Его команда разработала малогабаритные магнитные системы, описанные в двух публикациях: размещение более 300 микроволновых источников на одном чипе (arXiv) и новый подход к глобальному внедрению таких систем (Physical Review Letters).
В центре исследований — магноны, крошечные волны, распространяющиеся в магнитных материалах (никель, железо) при возмущении.
Что такое магнон?
Магнон — квазичастица из квантовой механики, представляющая собой спиновую волну, возникающую при возмущении электронов в магнитных материалах. При этом не выделяется электрический заряд, а значит, нет омических потерь — главной причины нагрева процессоров и потери энергии на тепло.
Магноны позволяют передавать информацию между цифровыми системами, потребляя значительно меньше энергии: электроны не перемещаются, но энергия передаётся через магнитное взаимодействие.
Что такое гибридные магнонные устройства?
Это системы, совмещающие спиновые, микроволновые и акустические волны. Каждая технология имеет свои плюсы и минусы: акустические волны хорошо фильтруют помехи в телефонах, но плохо настраиваются; магнонные устройства, напротив, легко перестраиваются. Объединив их, можно создавать настраиваемые узкополосные фильтры.
«Мы разрабатываем новые устройства, чтобы усилить взаимодействие с магнитами, светом и акустическими волнами, и создаём подходы для управления этими взаимодействиями по требованию», — говорит Чжан.
Почему это важно?
Области применения: улучшение сотовой связи, повышение точности МРТ, исследования тёмной материи. Главное перспективное направление — квантовые компьютеры, способные изменить всё от разработки лекарств до искусственного интеллекта. Но сейчас почти нет хороших способов заставить квантовые компьютеры взаимодействовать друг с другом.
«Мы надеемся использовать магниты для соединения различных типов квантовых компьютеров», — отмечает Чжан.
