Para millones de qubits: los investigadores simplifican las computadoras cuánticas superconductoras

Cuando se trata de ordenadores cuánticos, los avances importantes a menudo no parecen del todo claros. Esto también se aplica al generador de microondas, afirma el investigador de la Universidad Tsinghua de Pekín y del Laboratorio Nacional de China en Hefei. Presentado en la revista especializada Nature Communications. Sin embargo, transfiere un componente importante al disipador de calor de un procesador cuántico superconductor.

Aquí la interacción con los qubits se produce a través de pulsos de microondas con formas especiales (artículo de antecedentes, g+). Hasta ahora, se generaba fuera del disipador y se alimentaba mediante cables coaxiales. Pero esto conduce a problemas prácticos: cuantos más qubits pueda utilizar un procesador cuántico, más señales necesitará. Esto significa más cables o multiplexación por división de tiempo. Los cables adicionales no sólo ocupan espacio, sino que cada cable también calienta el disipador de calor y, por tanto, aumenta el esfuerzo de refrigeración.

Por ello, el objetivo de varios grupos de investigación es generar las señales deseadas de la forma más directa posible en un procesador cuántico y con poco esfuerzo de control. Esto es exactamente lo que lograron los investigadores chinos: su generador sólo requiere una simple señal de tipo digital. Según los investigadores, para la transmisión basta con un simple cable de par trenzado, que no sólo es más barato que el cable coaxial, sino que también entrega menos calor al disipador de calor.

Un campo magnético produce ondas de microondas.

Esto es posible porque el generador de microondas presentado funciona con señales de control relativamente simples. Consta de uno Resonador de guía de ondas coplanaren cual Dispositivo de interferencia cuántica superconductora (Dispositivo de interferencia cuántica superconductora, Squid) Integrado. Éste interactúa con el campo magnético, lo que modifica la inductancia del resonador y, por tanto, la frecuencia de resonancia.

Si el campo magnético cambia lo suficientemente rápido, se generan fotones de microondas, cuya frecuencia, fase e intensidad dependen de la densidad, densidad y tasa de cambio del campo magnético. Flujo magnético Ser determinado. El campo magnético se genera mediante una bobina situada junto al resonador, que se puede controlar con formas de onda simples. En la publicación, los investigadores muestran los resultados de la función escalonada. El resonador sigue funcionando bien incluso con señales distorsionadas, por lo que es suficiente una línea de control de bajo ancho de banda, escriben.

Según los investigadores, los fotones de microondas generados son muy adecuados para interactuar con qubits debido a su alta coherencia de fase. Además, se pueden superponer señales de múltiples generadores para crear formas de onda más complejas.

Los investigadores fabricaron los componentes a partir de una capa de aluminio aplicada sobre un sustrato de zafiro. Señalan que la fabricación precisa del SQUID, que consta de dos contactos Josephson diferentes, es importante para que el generador funcione correctamente.