Пресс-служба МФТИ сообщила о разработке российскими и японскими физиками первого скоростного компактного устройства, позволяющего управлять движением сигналов внутри сверхпроводящих квантовых компьютеров, не приводя к их нагреву и не внося помехи в их работу.
«Созданный исследователями переключатель пространственных каналов на чипе квантового процессора является первым в мире устройством, лишенным всех недостатков, которыми обладают все его известные зарубежные и российские аналоги. В их число входит низкая скорость работы, узкая практическая применимость, сложности в изготовлении и крупные размеры», — указано в сообщении.
Данное устройство было разработано коллективом российских и японских физиков под руководством профессора Университета науки Токио Цая Чжаошена. Оно представляет собой набор из двух разработанных российскими учеными волноводов, в которых скорость движения волн особым образом замедляется, и цепочек из нескольких специализированных конденсаторов и сверхпроводящих магнетометров (СКВИДов), которые связывают эти каналы друг с другом. Характером этой связи, как обнаружили ученые, можно гибко управлять при помощи источников внешних магнитных полей, что дает возможность перенаправлять сигналы из одного канала в другой с минимальными энергетическими и временными затратами, что важно при проведении расчетов на сверхпроводящих квантовых компьютерах.
Другим значительным преимуществом данной разработки является то, что она занимает мало места на чипе и при этом работает в очень широком диапазоне частот, от 4,8 до 7,3 ГГц. «Меняя внешнее магнитное поле, мы меняем индуктивность цепочки СКВИДов и эффективную силу связи между волноводами. Когда связь становится достаточно сильной, сигнал проникает из одного канала в другой на определенной частоте. Таким образом, мы можем реализовывать любое соотношение сигналов на выходе для любой частоты из рабочего диапазона 4,8-7,3 ГГц», — прокомментировал Александр Семенов, старший научный сотрудник МФТИ (Долгопрудный), на чьи слова ссылается пресс-служба вуза.
Эти устройства, как отмечают исследователи, позволят физикам значительно уменьшить количество линий передачи сигналов внутри квантовых процессоров, что упростит и ускорит их разработку. Также подобные квантовые маршрутизаторы сигналов будут востребованы при проведении опытов по квантовой оптике и при изучении процессов в других разделах физики — подчеркнули авторы разработки.
