Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции разработали инновационный микроволновый усилитель, способный усиливать сигналы от кубитов — квантовых битов, — при этом потребляя в 10 раз меньше энергии, чем существующие аналоги. Это открытие может стать ключевым шагом к созданию более мощных и масштабируемых квантовых компьютеров. Работа опубликована в журнале IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques (IEE).
Кубиты, в отличие от обычных битов, могут одновременно находиться в состояниях 0 и 1 — это свойство называется суперпозицией. Именно оно позволяет квантовым компьютерам обрабатывать огромное количество данных параллельно. Но сами кубиты — крайне чувствительные структуры: любое внешнее воздействие, включая тепло, может разрушить их квантовое состояние (это называется декогеренцией).
Чтобы считать информацию с кубитов, требуются очень чувствительные усилители. Но они же — основной источник тепла в системе. Поэтому снижение энергопотребления при сохранении чувствительности — важнейшая задача.
Новое устройство, созданное шведскими учеными, работает не постоянно, а включается только тогда, когда нужно считать информацию с кубита. Благодаря такому «импульсному режиму» нагрев уменьшается, а сам квантовый компьютер работает стабильнее.
При этом усилитель срабатывает всего за 35 наносекунд, что делает его идеальным для чтения быстрых квантовых импульсов. Это стало возможным благодаря применению генетического программирования, с помощью которого исследователи создали алгоритм «умного» включения усилителя.
По словам исследователей, нового усилителя будет достаточно даже при работе с большими квантовыми системами, где количество кубитов достигает сотен и тысяч. Так разработка может сыграть важную роль в дальнейшем развитии квантовых технологий.
