Создан первый «квантовый сокет», который позволит создать масштабируемые квантовые компьютеры

Исслeдoвaтeли из Институтa квaнтoвыx вычислeний (Quantum Computing, IQC) унивeрситeтa Вaтeрлoo (University of Waterloo) рaзрaбoтaли нoвую тexнoлoгию прoвoдки и пoдключeния, при пoмoщи кoтoрoй мoжнo рeaлизoвaть упрaвлeниe свeрxпрoвoдящими квaнтoвыми битaми, кубитaми. И этa тexнoлoгия, в сoвoкупнoсти с нeкoтoрыми другими тexнoлoгиями, являeтся знaчитeльным шaгoм нa пути к рaзрaбoткe мaсштaбируeмыx квaнтoвыx кoмпьютeрoв.

Для тoгo, чтобы иметь возможность контролировать квантовое состояние сверхпроводящих кубитов обычно используются импульсы микроволнового излучения, которые вырабатываются специализированными генераторами. Эти генераторы подключаются к криостатам, в которых при криогенной температуре находятся кубиты, сложной сетью высокочастотных кабелей. Именно сложность этой системы, плюс необходимость обеспечения ее работы как при нормальной, так и при криогенной температуре, служили препятствием для дальнейшего развития этого направления квантовой вычислительной техники.

«Разработанный нами квантовый сокет — метод подключения, в котором используются проводники на основе пружинных контактов, может обеспечить управление каждым отдельным кубитом квантового компьютера» — рассказывает Джереми Беджэнин (Jeremy Bejanin), ученый из университета Ватерлоо, — «Данная технология позволяет объединить классическую электронику с квантовыми схемами. Она является масштабируемой вплоть до уровня нескольких тысяч кубитов на кристалле единственного квантового процессора».

Созданное учеными устройство эффективно функционирует при криогенных температурах и на высоких частотах до 10 ГГц, что требуется для работы квантовых компьютеров со сверхпроводящими кубитами. Помимо этого, такой метод подключения может быть использован для управления так называемым «супер-кубитом», матрицей из нескольких сотен кубитов, которые работают как один большой логический кубит, что позволяет снизить уровень ошибок на один-два порядка. Существующий квантовый сокет может обеспечить управление матрицей 105 на 105 кубитов, что даст квантовому компьютеру мощность, достаточную для решения самых сложных задачи из области физики, химии и астрономии, которые невозможно решить при помощи традиционных компьютеров.

«Все токопроводящие элементы нашего квантового сокета предназначены для работы при сверхнизких температурах и они обладают всеми необходимыми характеристиками для работы в микроволновом диапазоне, что используется для управления сверхпроводящими кубитами» — рассказывает Маттео Мариантони (Matteo Mariantoni), профессор из университета Ватерлоо, — «Возможности нашего устройства позволяют управлять сверхпроводящими квантовыми устройствами, и это является одним из критических шагов, необходимых для создания масштабируемых квантовых вычислительных систем».