Švédi prekvapili svet: Vyvinuli zariadenie, ktorý môže odštartovať éru kvantových superpočítačov

Budúcnosť kvantového výpočtového výkonu môže závisieť od niečoho tak zdanlivo jednoduchého, ako je zosilňovač signálu. Nová technológia vyvinutá na Chalmersovej technickej univerzite vo Švédsku prináša zásadný prielom v oblasti mikrovlnných zosilňovačov pre kvantové počítače. Výskumníkom sa podarilo znížiť energetickú náročnosť zosilňovača na desatinu oproti najlepším doterajším modelom, a to bez negatívneho vplyvu na jeho výkonnosť či citlivosť, píše Interesting Engineering.

Netradičné riešenie

Jadrom tejto inovácie je prepínaný zosilňovací režim, ktorý sa aktivuje len v okamihu, keď je potrebné prečítať stav qubitu. Takýto prístup dramaticky znižuje množstvo generovaného tepla, ktoré je jedným z najväčších nepriateľov kvantových systémov. Qubity sú mimoriadne citlivé na elektromagnetické rušenie a tepelné fluktuácie, ktoré môžu spôsobiť stratu kvantovej informácie, jav známy ako dekoherencia.

Zosilňovače sú pritom nevyhnutnou súčasťou kvantového výpočtu, pretože umožňujú čítať slabé mikrovlnné signály, ktorými sa prenáša kvantový stav. V tradičných architektúrach sú tieto zariadenia v neustálej prevádzke, čo vedie k akumulácii tepla a obmedzuje škálovanie systémov.

Chalmerský tím sa tomuto problému postavil netradične a to využitím pulznej prevádzky riadenej inteligentným algoritmom na báze genetického programovania. Výsledkom je zosilňovač schopný reagovať na kvantový impulz v čase len 35 nanosekúnd. To predstavuje jeden z najrýchlejších nástupov výkonu v polovodičových zosilňovačoch určených pre kvantové merania.

IBM

Čoraz bližšie k praktickému využitiu

Z vedeckého hľadiska ide o prvý prípad implementácie nízkošumového tranzistorového zosilňovača s extrémne nízkou spotrebou pre kvantové systémy pracujúce v režime diskrétnych meracích pulzov. Tento koncept by mohol výrazne prispieť k stabilite rozsiahlych kvantových architektúr, ktoré budú potrebovať stovky až tisíce čítacích kanálov.

Vzhľadom na to, že kvantové počítače s väčším počtom qubitov by mohli riešiť úlohy v oblasti optimalizácie, kvantovej chémie, kryptografie či strojového učenia, každé zníženie energetickej záťaže a rušenia je krokom k ich praktickej realizácii. Nový zosilňovač zo Švédska tak predstavuje dôležitý komponent v mozaike budúcich kvantových technológií.

Čítajte viac z kategórie: Novinky