Новая система управляющей и считывающей электроники, разработанная инженерами Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми Министерства энергетики США, способна значительно повысить производительность квантового компьютера и снизить стоимость управляющего оборудования.
Управляющая электроника использует сигналы из классических устройств как инструкции для квантовых битов компьютера, или кубитов. Считывающая электроника же измеряет состояние кубитов и передает эту информацию обратно к классическим устройствам.
Эта система может решить проблему управления и считывания информации для сверхпроводящих квантовых компьютеров, которые используют готовое коммерческое оборудование, не предназначенное для этой задачи. В результате исследователям часто приходится соединять вместе десятки более дорогих компонентов. Стоимость может вырасти до десятков тысяч долларов за кубиты, а большие размеры этих систем создают дополнительные проблемы.
Радиочастотная плата команды содержит более 200 элементов: чипы для подстройки частот; фильтры для удаления нежелательных частот; усилители и аттенюаторы для регулировки амплитуды сигналов; переключатели для включения и выключения сигналов. Плата также содержит низкочастотный регулятор для настройки определенных параметров кубита. Вместе с коммерческой платой FPGA (field-programmable gate array), которая служит «мозгом» компьютера, радиочастотная плата обеспечивает все необходимое для успешного общения ученых с квантовым устройством.
Производство этих двух компактных плат обходится примерно в 10 раз дешевле, чем производство обычных систем. В простейшей конфигурации они могут управлять восьмью кубитами. Интеграция всех радиочастотных компонентов в одну плату обеспечивает более быструю и точную работу, а также обратную связь и коррекцию ошибок в реальном времени.
Разработка радиочастотной платы и макета заняла около шести месяцев и была сопряжена со значительными трудностями: соседние элементы схемы должны были точно соответствовать друг другу, чтобы сигналы проходили плавно, не отражаясь и не мешая друг другу. Кроме того, инженерам нужно было тщательно избегать схем, которые могли бы улавливать помехи от сотовых телефонов и Wi-Fi.
Читать далее:
Необъяснимую двойственность нашли в физике элементарных частиц: к чему это приведет
Посмотрите на парад планет 2022 года: на фотографии с Земли видны самые яркие планеты
Ученые объяснили, как стволовая клетка «понимает», во что ей превратиться