Tyrėjams pavyko pasiekti reikšmingą proveržį siekiant sukurti lengvai išplečiamus kvantinius kompiuterius. Naudodami krioelektroniką jie valdė jonų gaudykles – tai laikoma svarbiu žingsniu link kvantinių kompiuterių, kuriuos būtų galima didinti iki didelio masto.
„Šie išskirtiniai tyrimai sujungia pažangiausias kvantinių technologijų galimybes ir atveria naują, daug žadantį kelią plėtojant mastelio atžvilgiu išplečiamus jonų gaudyklėmis pagrįstus kvantinius kompiuterius, naudojant krioelektroninius valdymo lustus“, – teigė „Quantum Science Center“ direktorius Travis Humble.
„Fermi National Accelerator Laboratory“ ir Masačusetso technologijos instituto „Lincoln Laboratory“ tyrėjų komanda sėkmingai įkalino ir valdė jonus naudodama vakuume veikiančią krioelektroniką. Toks sprendimas leido sumažinti šiluminį triukšmą ir pagerinti jautrumą.
Mokslininkų teigimu, šis koncepciją pagrindžiantis eksperimentas žymi svarbią pažangą kuriant didelio masto jonų gaudyklėmis paremtas kvantinio skaičiavimo sistemas.
Pažymima, kad jonų gaudyklių ir giliuose kriogeniniuose režimuose veikiančių valdymo grandynų sujungimo projektą leido įgyvendinti dviejų JAV Energetikos departamento nacionalinių kvantinės informacijos mokslo centrų bendradarbiavimas – „Quantum Science Center“, kuruojamo „Oak Ridge National Laboratory“, ir „Quantum Systems Accelerator“, kuruojamo „Lawrence Berkeley National Laboratory“. Šią konkrečią „Quantum Systems Accelerator“ iniciatyvą koordinavo „Sandia National Laboratories“ bendradarbiaudama su „MIT Lincoln Laboratory“.
Išskirtiniai tyrimai ir bendradarbiavimas
Įvertinę papildančią „Fermilab“ ir „MIT Lincoln Laboratory“ kompetenciją, abiejų centrų vadovai kartu parėmė šio eksperimento įgyvendinimą.
„Šie išskirtiniai tyrimai sujungia pažangiausias kvantinių technologijų galimybes ir atveria naują kryptį didelio masto jonų gaudyklėmis grindžiamam kvantiniam skaičiavimui, naudojant krioelektroninius valdymo lustus“, – pabrėžė „Quantum Science Center“ direktorius Travis Humble.
Šio darbo ašis – „Fermilab“ sukurta krioelektronika, t. y. specializuoti grandynai, suprojektuoti veikti itin žemoje temperatūroje, kurios reikia kvantiniams kompiuteriams. Šie krioelektroniniai grandynai buvo integruoti į „MIT Lincoln Laboratory“ jonų gaudyklių platformą, siekiant patikrinti, ar jie gali patikimai atlikti pagrindines funkcijas: perkelti pavienius jonus, išlaikyti juos nustatytose padėtyse ir išmatuoti elektroninio triukšmo poveikį.
Ypatingai mažos galios krioelektronika
Įrengdama itin mažos galios krioelektroniką arti jonų gaudyklių, „Fermilab“ ir „MIT Lincoln Laboratory“ komanda atvėrė perspektyvų tolimesnės plėtros kelią. Pergalvintoje sistemoje dalis kambario temperatūroje veikiančių valdiklių buvo pakeista lustu, sumontuotu kriogeninėje aplinkoje. Tyrėjams pavyko įrodyti, kad toks hibridinis požiūris leidžia sėkmingai judinti ir kontroliuoti jonus.
„Be to, kad parodėme šio sprendimo įgyvendinimo galimybę, įgijome ir labai daug žinių“, – sakė „Fermilab“ Mikroelektronikos skyriaus vadovė Farah Fahim.
„Parodę, jog mažos galios krioelektronika gali veikti jonų gaudyklėmis pagrįstose sistemose, galime paspartinti kvantinių kompiuterių plėtros grafiką, priartindami tai, kas anksčiau atrodė nutolę dešimtmečiais. Šis metodas galiausiai galėtų leisti kurti sistemas su dešimtimis tūkstančių ar dar daugiau elektrodų.“
Tyrėjų komanda atskleidė, kad ateityje planuojama elektronikos grandynus tiesiogiai sujungti su jonų gaudyklių lustais. Tai dar labiau padidins efektyvumą ir našumą bei sudarys sąlygas plėsti jonų gaudyklių masyvus didesnėms kvantinėms sistemoms.
