Tyrėjams pavyko pasiekti reikšmingą proveržį kuriant lengvai išplečiamus kvantinius kompiuterius. Pasitelkę krioelektroniką jie valdė jonų gaudykles – tai laikoma svarbiu žingsniu link kvantinių kompiuterių, kurių mastą būtų galima patikimai didinti.
„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“ nacionalinės greitintuvų laboratorijos ir Masačusetso technologijos instituto „Lincoln Laboratory“ tyrėjų komanda sėkmingai įkalino ir valdė jonus, naudodama vakuume veikiančią krioelektroniką. Toks sprendimas leido sumažinti šiluminį triukšmą ir padidinti sistemos jautrumą.
Mokslininkų teigimu, šis koncepcijos įrodymu tapęs 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“ (kuruojamas „Oak Ridge National Laboratory“) ir „Quantum Systems Accelerator“ (kuruojamas „Lawrence Berkeley National Laboratory“). Konkrečią „Quantum Systems Accelerator“ iniciatyvą koordinavo „Sandia National Laboratories“, bendradarbiaudama su „MIT Lincoln Laboratory“.
Išskirtiniai tyrimai ir bendradarbiavimas
Įvertinę viena kitą papildančias „Fermilab“ ir „MIT Lincoln Laboratory“ kompetencijas, 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 pagrindas – „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 įvertinti elektroninio triukšmo poveikį.
Ypač mažos galios krioelektronika
Įrengusi ypač mažos galios krioelektroniką arti jonų gaudyklių, „Fermilab“ ir „MIT Lincoln Laboratory“ komanda atvėrė perspektyvų tolesnės plėtros kelią. Atnaujintoje sistemoje dalis kambario temperatūroje veikiančių valdiklių buvo pakeista lustu, sumontuotu kriogeninėje aplinkoje. Tyrėjams pavyko įrodyti, kad toks hibridinis požiūris leidžia sėkmingai judinti ir valdyti 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 ir priartinti tai, kas anksčiau atrodė nutolę dešimtmečiais. Šis metodas galiausiai galėtų leisti kurti sistemas su dešimtimis tūkstančių ar net daugiau elektrodų“, – pridūrė ji.
Tyrėjų komanda taip pat nurodė, kad ateityje planuojama elektronikos grandynus tiesiogiai sujungti su jonų gaudyklių lustais. Tai dar labiau padidintų efektyvumą ir našumą bei sudarytų sąlygas plėsti jonų gaudyklių masyvus, reikalingus didesnėms kvantinėms sistemoms.
