빛이 초전도 회로를 만나다

지도 technology 구글, 마이크로소프트, IBM 등 기업들은 마이크로파 초전도 기반의 양자컴퓨팅 시스템에 막대한 투자를 해왔다. 회로 플랫폼을 확장하고 상용 컴퓨팅 플랫폼을 개발하기 위해 확장하려고했습니다.

성공적인 양자 컴퓨터에는 양자 정보를 저장하고 조작 할 수 있도록 양자 컴퓨터의 구성 요소 인 큐 비트가 많이 필요합니다.

그러나 quantum 신호는 전자의 이동에 의해 생성 된 열 잡음에 의해 오염 될 수 있으며,이를 방지하기 위해 초전도 양자 시스템은 초저온 (20 밀리 켈빈 미만)에서 작동해야하며, 이는 극저온 헬륨 희석 냉장고를 사용하여 달성됩니다. .

이러한 시스템의 출력 마이크로파 신호는 저온에서 저잡음 HEMT (고 전자 이동성 트랜지스터)에 의해 증폭됩니다. 그런 다음 신호는 초전도 장치를 제어하고 판독하는 가장 쉬운 솔루션이지만 열 차단기가 열악하고 많은 공간을 차지하는 마이크로파 동축 케이블을 통해 냉장고 외부로 라우팅됩니다. 이것은 기업이 상용 플랫폼을 개발하기 위해 수천 큐 비트를 확장하려고 할 때 중요한 문제가됩니다.

이에 대응하여 EPFL의 기초 과학 학교의 연구원들은 빛을 사용하여 초전도 회로를 판독하여 양자 시스템의 확장 문제를 극복하는 새로운 접근 방식을 개발했습니다.

과학자들은 HEMT 증폭기와 동축 케이블을 각각 리튬 니오 베이트 전기 광학 위상 변조기와 광섬유로 교체했습니다. 초전도 회로의 마이크로파 신호는 레이저 캐리어를 변조하고 극저온에서 출력 광에 대한 정보를 인코딩합니다. 광섬유는 동축 케이블보다 열 차단기가 약 100 배 더 우수하고 크기가 100 배 더 콤팩트합니다. 이를 통해 엄청난 극저온 냉각 전력 없이도 대규모 양자 시스템을 엔지니어링 할 수 있습니다. 또한 마이크로파 신호를 광학 도메인으로 직접 변환하면 양자 시스템 간의 장거리 전송 및 네트워킹이 가능합니다.

“우리는 극저온에서 초전도 장치를 광학적으로 측정하기 위해 새로운 광학 판독 프로토콜을 사용하는 원리 증명 실험을 시연했습니다. “미래 양자 시스템을 확장 할 수있는 새로운 길을 열어줍니다.”

이 접근 방식을 검증하기 위해 팀은 초전도 전기 기계 회로에서 기존의 일관된 분광 및 비 일관적인 분광 측정을 수행했으며, 이는 광학 측정과 기존 HEMT 측정 간의 완벽한 일치를 보여주었습니다.

이 프로젝트는 상용 전기 광학 위상 변조기를 사용했지만 연구진은 현재 통합 리튬 니오 베이트 기술을 기반으로하는 고급 전기 광학 장치를 개발하여 방법의 변환 효율을 크게 높이고 노이즈를 낮추고 있습니다.

이 작업의 결과는 자연 전자.