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