Kun kubitit oppivat kuituoptiikan kielen

Itävallan tiede- ja teknologiainstituutin (ISTA) fyysikkoryhmä on saavuttanut suprajohtavien kubittien täysin optisen luennan, mikä nostaa tekniikan nykyisten rajoitustensa ulkopuolelle.

Professori Johannes Finkin ryhmän fyysikkoryhmä Itävallan tiede- ja teknologiainstituutissa (ISTA) on onnistunut voittamaan tärkeän rajoituksen, joka voi auttaa kvanttitietokoneiden laajentamisessa. Varmistamalla, että kubitit ymmärtävät kuituoptiikan kieltä, tiimi vähensi huomattavasti niiden mittaamiseen tarvittavan kryogeenisen laitteiston määrää.

"Se luo myös perustan suprajohtavien kvanttitietokoneiden verkon rakentamiselle, jotka on kytketty optisilla kuiduilla huoneenlämpötilassa”, sanoo toinen kirjailija Georg Arnold, entinen tohtoriopiskelija ISTA:n Fink-ryhmässä.

Täysin optisen luennan saavuttamiseksi suprajohtavassa kvanttilaitteistossa ryhmän täytyi löytää tapa "kääntää" optinen signaali kubiteiksi ja takaisin. ”Ihannetapauksessa kaikista sähköisistä signaaleista yritetään päästä eroon, sillä tarvittava johdotus kuljettaa paljon lämpöä jäähdytyskammioihin, joissa kubitit ovat. Mutta tämä ei ole mahdollista", sanoo toinen kirjoittaja Thomas Werner, ISTA:n Fink-ryhmän tohtoriopiskelija.

Nyt tutkijat toteuttivat radio-over-fibre kubit-luennan millikelvinin lämpötiloissa. Samaa laitetta käytetään samanaikaisesti ylös- ja alasmuunnosten suorittamiseen mikroaaltojen ja optisten taajuuksien välillä, joten ei tarvita aktiivisia tai passiivisia kryogeenisiä mikroaaltolaitteita.

Tämä suprajohtavien piirien ja televiestinnän aallonpituusvalon välinen yhteensopivuus ei ole vain edellytys modulaaristen kvanttiverkkojen perustamiselle, vaan se on merkityksellinen myös suprajohtavien fotonien ilmaisimien ja klassisen suprajohtavan logiikan multipleksoidulle luennalle.

Tällainen alusta tarjoaa olennaisesti yksinkertaistetun kryogeenisen järjestelyn, jossa signaalin käsittely suoritetaan huoneenlämpötilassa ja optiset kuidut toimivat linkkinä kryogeeniseen ympäristöön.

Tämä tulos yhdistettynä viimeaikaisiin integroituihin fotoniikan esityksiin tehokkaammasta ja suuremman toistonopeuden optisesta ohjauksesta ja tasomaisten suprajohtavien kubittien luennasta tarjoaa käyttökelpoisen tien kohti suprajohtavien kvanttiprosessorien täysin integroitua fotonitoimintaa päättelevät tutkijat tutkimusraportissaan.

Tutkijoiden mukaa heidän prototyypin suorituskyky on edelleen varsin rajallinen – erityisesti mitä tulee tarvittavan ja hajautetun optisen tehon määrään. Siitä huolimatta se toimii todisteena periaatteesta, että suprajohtavien kubittien täysin optinen lukeminen on jopa mahdollista.

Aiheesta aiemmin:

Suprajohdekubitteja kolmessa ulottuvuudessa

Kvanttisiru reitittimellä ja tehokkaalla virheenkorjauksella