خلاصه خبر:
محققان ژاپنی یک مدار ابررسانا جدید ساختند که میتواند مقیاس پذیری کامپیوترهای کوانتومی را امکان پذیر کند. این مدار از مالتی پلکس شدن مایکروویو برای کنترل چندین کیوبیت از طریق یک کابل استفاده میکند. این نشان دهنده یک پیشرفت قابل توجه است، زیرا رویکردهای مرسوم به دلیل نیاز به سیگنال های کنترل فردی که از طریق کابل‌های زیادی منتقل میشوند، محدود به کنترل حدود 1000 کیوبیت بودند. این مدار از یک خانواده منطقی ابررسانا با توان بسیار کم استفاده میکند تا سیگنال‌های مایکروویو لازم برای کنترل کیوبیت را تولید کند. در آزمایش راستی آزمایی، محققان با موفقیت توانایی مدار را در تولید و سیگنال‌های کنترل مالتی پلکس/دیمالتی پلکس نشان دادند که گامی حیاتی برای تحقق کامپیوترهای کوانتومی در مقیاس بزرگ و کاربردی است.
توضیحات تکمیلی:
محققان ژاپنی یک مدار ابررسانا پیشگامانه ساخته اند که می تواند مقیاس پذیری کامپیوترهای کوانتومی را به میزان قابل توجهی ارتقا دهد. تیمی از موسسه ملی علوم و فناوری صنعتی پیشرفته (AIST)، دانشگاه ملی یوکوهاما، دانشگاه توهوکو و شرکت NEC با موفقیت روش جدیدی را برای کنترل تعداد زیادی کیوبیت در دماهای پایین به نمایش گذاشتند.
یکی از چالش‌های کلیدی در ساخت رایانه‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ، نیاز به کنترل بالقوه میلیون‌ها کیوبیت است که در دماهای کرایوژنیک کار می‌کنند. روش‌های مرسوم بر انتقال جداگانه سیگنال‌های کنترل مایکروویو از دمای اتاق به محیط کیوبیت با دمای پایین از طریق بسیاری از کابل‌های جداگانه تکیه می‌کنند، که مقیاس‌پذیری را به حدود 1000 کیوبیت محدود میکند.
مدار ابررسانای جدید توسعه یافته توسط محققان ژاپنی از رویکردی کاملا متفاوت استفاده می کند. این روش از مالتی پلکس مایکروویو برای کنترل چندین کیوبیت از طریق یک کابل استفاده میکند که تراکم سیگنال‌های کنترلی را حدود 1000 برابر افزایش می‌دهد.
این "کنترل کننده کیوبیت مالتی پلکسی AQFP (AQFP-mux QC)" از یک خانواده منطقی ابررسانا بسیار کم مصرف به نام پارامترهای شار کوانتومی آدیاباتیک (AQFP) برای تولید سیگنال های مایکروویو چند تُنی لازم برای کنترل کیوبیت استفاده می کند، در حالی که تنها به میزان 81.8 پیکووات در هر کیوبیت هدر میرود.
در آزمایش‌های راستی آزمایی که در دمای 4.2 کلوین در هلیوم مایع انجام شد، محققان AQFP-mux QC را با موفقیت نشان دادند و مشاهده کردند که سیگنال‌های کنترل مایکروویو را در دو پورت خروجی از طریق مالتی پلکس و دی مولتی پلکس تولید میکند. نتایج قدرت خروجی را در حدود -80 دسی بل و نسبت روشن/خاموش تقریباً 40 دسی بل نشان داد که قابلیت های مدار را تایید می کند.
این کار پیشگامانه به یک گلوگاه مهم در محاسبات کوانتومی می پردازد و می تواند راه را برای توسعه کامپیوترهای کوانتومی ابررسانا در مقیاس بزرگ و عملی هموار کند.
منبع
Naoki Takeuchi et al, Microwave-multiplexed qubit controller using adiabatic superconductor logic, npj Quantum Information (2024). DOI: 10.1038/s41534-024-00849-2
