Per milioni di qubit: i ricercatori semplificano i computer quantistici superconduttori

Quando si parla di computer quantistici, gli sviluppi importanti spesso non sembrano del tutto chiari. Ciò vale anche per il generatore di microonde, afferma il ricercatore dell’Università Tsinghua di Pechino e del Laboratorio Nazionale Cinese di Hefei. Presentato sulla rivista specializzata Nature Communications. Tuttavia, trasferisce un componente importante al dissipatore di calore di un processore quantistico superconduttore.

Qui l’interazione con i qubit avviene tramite impulsi a microonde di forma speciale (articolo di base, g+). Fino ad ora veniva generato all’esterno del dissipatore di calore e alimentato tramite cavi coassiali. Ma questo porta a problemi pratici: più qubit può utilizzare un processore quantistico, più segnali ha bisogno. Ciò significa più cavi o multiplexing a divisione di tempo. Non solo i cavi extra occupano spazio, ma ogni cavo riscalda anche il dissipatore di calore e quindi aumenta lo sforzo di raffreddamento.

L’obiettivo di diversi gruppi di ricerca è quindi generare i segnali desiderati nel modo più diretto possibile su un processore quantistico, con un minimo sforzo di controllo. Questo è esattamente ciò che hanno ottenuto i ricercatori cinesi: il loro generatore richiede solo un semplice segnale di tipo digitale. Secondo i ricercatori per la trasmissione è sufficiente un semplice cavo a doppino intrecciato, che non solo è più economico del cavo coassiale, ma fornisce anche meno calore al dissipatore di calore.

Un campo magnetico produce onde a microonde

Ciò è possibile perché il generatore di microonde presentato funziona con segnali di controllo relativamente semplici. È composto da uno Risonatore complanare in guida d’ondain quale Dispositivo superconduttore di interferenza quantistica (Dispositivo superconduttore di interferenza quantistica, Squid) Integrato. Questo interagisce con il campo magnetico, che modifica l’induttanza del risonatore e quindi la frequenza di risonanza.

Se il campo magnetico cambia abbastanza rapidamente, vengono generati fotoni a microonde, la cui frequenza, fase e intensità dipendono dalla densità, densità e velocità di variazione del campo magnetico. Flusso magnetico Essere determinato. Il campo magnetico è generato da una bobina accanto al risonatore, che può essere controllata con semplici forme d’onda. Nella pubblicazione, i ricercatori mostrano i risultati per la funzione gradino. Il risonatore funziona bene anche con segnali distorti, motivo per cui è sufficiente una linea di controllo con larghezza di banda ridotta, scrivono.

Secondo i ricercatori, i fotoni a microonde generati sono adatti per interagire con i qubit grazie alla loro elevata coerenza di fase. Inoltre, i segnali provenienti da più generatori possono essere sovrapposti per creare forme d’onda più complesse.

I ricercatori hanno realizzato i componenti partendo da uno strato di alluminio applicato su un substrato di zaffiro. Sottolineano che la fabbricazione precisa dello SQUID, che consiste di due diversi contatti Josephson, è importante affinché il generatore funzioni correttamente.