Viktig kvantkomponentkomponent nedskriven av två storleksordningar

Viktig (Maj 2019).

Anonim

Qubits eller kvantbitar är de viktigaste byggstenarna i hjärtat av varje kvantdator. För att utföra en beräkning riktas signaler till och från qubits. Qubits är dock extremt känsliga för störningar från sin miljö och måste skyddas från yttre signaler, särskilt från magnetfält. Det är ett allvarligt problem att enheterna som är konstruerade för att skydda qubits från oönskade signaler, kända som orecipala enheter, producerar magnetfält själva. Dessutom är de flera centimeter i storlek, vilket är problematiskt, eftersom ett stort antal sådana element krävs i varje kvanteprocessor.

Nu har forskare vid Institutet för Vetenskap och Teknik Österrike (IST Österrike), samtidigt med konkurrerande grupper i Schweiz och USA, minskat storleken på icke-korrekta enheter med två storleksordningar. Deras enhet, som de jämför med en trafikrunda för fotoner, är endast ungefär en tiondel av en millimeter i storlek, och-viktigare är det inte magnetiskt. Deras studie publicerades i den öppna åtkomstjournalen Nature Communications.

När forskare vill få en signal som en mikrovågsfoton från ett kvitto, samtidigt som man förhindrar ljud och andra falska signaler från att resa mot kvittot, använder de icke-korrekta enheter, såsom isolatorer eller cirkulatorer. Dessa enheter styr signaltrafiken, liknar hur trafiken regleras i vardagen. "Föreställ dig en rondell där du bara kan köra moturs", förklarar författare Dr. Shabir Barzanjeh, en postdoc i professor Johannes Finks grupp i IST Austria. "Vid utgången nummer ett, längst ner, finns det vår qubit. Den svaga signalen kan gå för att avsluta nummer två på toppen. Men en signal som kommer in från utgång nummer två kan inte åka samma väg tillbaka till qubit. Det tvingas att resa motsols, och innan det når utgång 1, möter det utgång 3. Där blockerar vi det och håller det från att skada kvittret. "

De "rondeller" som gruppen har konstruerat består av aluminiumkretsar på ett kiselchip och de är de första som bygger på mikromekaniska oscillatorer: Två små kiselbalkar svänger på chipet som en gitarrsträng och interagerar med den elektriska kretsen. Dessa enheter är små i storlek bara ca en tiondel av en millimeter i diameter. Detta är en av de stora fördelarna som den nya komponenten har över sina traditionella föregångare, som var några centimeter breda.

För närvarande har endast några få qubits använts för att testa principerna för kvantdatorer, men i framtiden kommer tusentals eller till och med miljontals qubits att kopplas samman, och många av dessa qubits kommer att kräva sin egen cirkulator. "Tänk dig att bygga en processor som har miljontals sådana centimeterstorlekskomponenter. Det skulle vara enormt och opraktiskt", säger Shabir Barzanjeh. "Med hjälp av våra icke-magnetiska och mycket kompakta cirkulatorer på chip gör istället livet enklare." Men vissa hinder måste övervinnas innan enheterna kommer att användas för denna specifika applikation. Till exempel är den tillgängliga signalbandbredden fortfarande ganska liten, och de nödvändiga drivkraften kan skada qubitsna. Forskarna är emellertid övertygade om att dessa problem kommer att visa sig vara lösliga.

menu
menu