Разработан маршрутизатор для фотонов: он объединит квантовые компьютеры в единую сеть

Инженеры разработали микроволново-оптический квантовый преобразователь, который позволяет управлять сверхпроводящим кубитом исключительно с помощью света. Это открывает путь к созданию распределенных квантовых сетей, совместимых с существующей телекоммуникационной инфраструктурой.

Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона представили устройство, которое они называют «маршрутизатором для фотонов». Это изобретение способно соединить чувствительные к шуму сверхпроводящие квантовые компьютеры с оптическими сетями передачи данных.

Новое устройство предназначено для квантовых вычислительных систем, использующих сверхпроводящие микроволновые кубиты — квантовые аналоги классических битов. Ключевая особенность технологии — способность преодолевать энергетический разрыв между микроволновыми и оптическими фотонами.

Преобразователь размером всего 2 мм (по виду напоминающий скрепку) размещен на чипе длиной около 2 см. Это первое устройство, которое управляет состоянием сверхпроводящего кубита только с помощью света. Оно работает за счет связи микроволнового резонатора с двумя оптическими резонаторами. Благодаря свойствам базового материала — ниобата лития — обеспечивается двусторонний обмен энергией между микроволновыми и оптическими сигналами.

Оптическая микрофотография микроволново-оптического квантового преобразователя. Изображение: Lončar group / Harvard SEAS

Сверхпроводящие кубиты считаются одной из самых перспективных платформ для квантовых вычислений. Они масштабируемы, совместимы с существующими производственными технологиями и способны сохранять квантовую суперпозицию достаточно долго для проведения сложных вычислений. Однако их главный недостаток — необходимость работы при температурах, близких к абсолютному нулю, что требует громоздких и дорогих систем охлаждения.

Масштабирование квантовых компьютеров, которым в будущем потребуется миллионы кубитов, сталкивается с серьезными ограничениями при передаче микроволновых сигналов. Решение, предложенное учеными, заключается в разделении ролей: микроволновые кубиты используются для вычислений, а оптические фотоны — для передачи информации и построения масштабируемых интерфейсов.

Новый преобразователь устраняет необходимость в громоздких микроволновых кабелях для управления кубитами. Более того, такие устройства можно использовать не только для управления, но и для считывания квантового состояния или организации прямых оптических связей между узлами квантовой сети. Это позволит передавать информацию в виде световых пакетов, создавая основу для масштабируемой распределенной квантовой инфраструктуры.


Читать далее:

Ученые в тупике: «Уэбб» засек невозможный свет в галактике

Живые клетки обрабатывают информацию в миллиарды раз быстрее, чем считалось ранее

Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу

Иллюстрация на обложке: designed by Freepik, сведения о лицензии

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Оказалось, популярный препарат от облысения приводит к импотенции и депрессии
Наука
Россия запускает свою криптобиржу — но не для всех
Новости
Таксистам предложили пересесть на российские авто: почему они против
Новости
Осьминог «обнял» морского оператора: посмотрите на уникальное поведение головоногого
Наука
Посмотрите на туманность, которую создала ракета SpaceX в атмосфере Земли
Космос
Физики опровергли теорию Большого взрыва: как родилась Вселенная на самом деле
Космос
На премии «Оскар» будут фильмы с ИИ: какие правила внедрила академия
Новости
Названы самые уязвимые приложения в России: данные пользователей под угрозой
Новости
Оказалось, что тревожность наследуется: как она закладывается в ДНК
Наука
YouTube обещает автоматически дублировать все видео через пять лет
Новости
В кратер действующего вулкана на Камчатке заглянули с помощью георадара
Наука
Представители OpenAI заявили в суде, что компания могла бы купить Chrome у Google
Новости
Исследователи раскрыли механизм выброса солнечного ветра из корональных дыр
Космос
ИИ за полдня написал работающий эксплойт для критической уязвимости
Новости
Найдена разрушающаяся планета: она теряет массу Эвереста каждые 30,5 часов
Космос
Древний кинжал нашли в Твери: ученые выяснили его возраст
Наука
Редкое астрономическое явление можно увидеть уже в эту пятницу
Космос
Ученые раскрыли, как появились невозможные черные дыры
Космос
Минпромторг закроет параллельный импорт ноутбуков и серверов HP и Fujitsu
Новости
При Трампе пошлины на азиатские солнечные панели выросли до рекордных 3521%
Новости