Регулирующий переключатель для квантовых вычислений на сверхпроводящих кьюбитах

Ученые из NIST разработали первый регулирующий переключатель (“dimmer switch”) для сверхпроводящих цепей, связывающий кьюбит и квантовую шину – обещающую технологию для хранения и передачи информации в квантовых компьютерах будущего. Переключатель является новым типом управляющего устройства, которое может регулировать взаимодействие между этими компонентами и потенциально может ускорить разработку практического квантового компьютера.

В отличие от многих конкурирующих систем, которые хранят и передают информацию, используя квантовые свойства индивидуальных атомов, сверхпроводящие кьюбиты используют осциллирующий электрический ток для хранения данных в форме микроволновой энергии. Сверхпроводящие квантовые устройства изготавливаются подобно современным кремниевым процессорам и могут быть легко произведены в масштабах, необходимых для вычислений.

Новый переключатель от NIST может надежно регулировать силу взаимодействия между двумя типами цепей – кьюбитом и шиной – от 100 МГц и почти до нуля. Этот переключатель является первым, обеспечивающим предсказуемое квантовое поведение во времени с управляемым обменом индивидуальными микроволновыми фотонами между кьюбитом и резонатором. Резонатор служит в качестве «шины» - канала для передачи информации от одной секции компьютера к другой.

Все три компонента (кьюбит, переключатель и резонатор) были сделаны из алюминия с перекрывающимся дизайном на сапфировом чипе. Переключатель является устройством SQUID (Superconducting Quantum Interference Device), датчиком магнитного поля, который действует как настраиваемый преобразователь. Цепь создается импульсом напряжения, который помещает одну порцию энергии – один микроволновый фотон – в кьюбит. Регулируя магнитное поле, прикладываемое к SQUID, ученые могли изменять энергию связи, или пропускную способность канала между кьюбитом и шиной.

Чип содержит кьюбит (розовый) для хранения квантовой информации, квантовую шину (зеленая) для передачи информации и переключатель (пурпурный), который регулирует взаимодействие между двумя другими компонентами.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365