Гарвардские физики сделали новый прорыв в области квантовых компьютеров, используя новый фотонный маршрутизатор — мощный оптический интерфейс для квантовых сетей, требующих передачи запутанных состояний с малыми потерями и низким уровнем шума. Работа физиков из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) под руководством Ларко Лончара открывает путь к использованию существующей телекоммуникационной инфраструктуры для распространения модульных сетей квантовых компьютеров. В настоящее время миллионы миль глобального оптоволоконного кабеля передают импульсы фотонного света для питания компьютерных коммуникаций, которые в будущем могут быть использованы для квантовых компьютеров.
Квантовый преобразователь микроволнового излучения в оптический, разработанный командой, позволяет локальным компьютерам, работающим с бинарными микроволновыми кубитами, обмениваться данными на больших расстояниях, преобразуя микроволновую энергию в оптические фотоны, которые могут передаваться по оптоволоконным кабелям. Раньше сверхпроводящие микроволновые кубиты никогда не управлялись исключительно с помощью света. Теперь в ходе лабораторных испытаний команда успешно достигла эффективности преобразования 1,18% с низким уровнем добавочных микроволновых шумов при работе фотонного маршрутизатора. Компания Rigetti Computing выступила партнером проекта, предоставив платформу для сверхпроводящих кубитов, которую команда SEAS использовала для тестирования своего устройства. Над проектом также работали исследователи Чикагского университета и Массачусетского технологического института. Чипы, использованные в исследовании, были изготовлены в Гарварде в Центре наноразмерных систем университета.
Использование сверхпроводящих микроволновых кубитов в качестве квантового решения имеет ряд важных преимуществ, включая масштабируемость, стабильность и совместимость с существующими производственными процессами. Однако у микроволновых кубитов есть и серьёзный недостаток: они требуют применения крупных систем охлаждения для наноразмерных схем, чтобы поддерживать их экстремально низкие рабочие температуры.
Устройство гарвардской команды имеет крошечную длину — всего два миллиметра - и размещается на двухсантиметровом чипе. Материал основы — ниобит лития — позволяет микроволновому резонатору и двум оптическим резонаторам обмениваться энергией. Такой обмен позволил миниатюризировать устройство по сравнению с гораздо более крупными микроволновыми кабелями, которые обычно управляют состояниями кубитов. В дополнение к практическим преимуществам меньшего форм-фактора, не требующего внешнего охлаждения, оптоволокно смягчает высокие потери сигнала и чувствительность к шуму микроволновой связи.
Источник: New-Science.ru.