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
«Уэбб» раскрыл тайну центра Млечного Пути: почему там формируется слишком мало звезд
Космос
Рак распространяется как сеть: российские ученые наблюдали в 3D особенности развития опухолей
Наука
Солнечная буря сдавила магнитное поле Юпитера «как гигантский мяч для сквоша»
Космос
Анализ крови определяет стадию болезни Альцгеймера с точностью 92%: это поможет подобрать терапию
Наука
ИИ впервые прошел тест Тьюринга: GPT-4.5 обманул людей в 73% случаев
Новости
В Сколково нашли способ увеличить емкость суперконденсаторов для электромобилей
Наука
ИИ ускорил поиск дефектов трубопроводов в 30 раз
Новости
Под пирамидами Гизы нашли «скрытый город», но с учеными согласны не все
Наука
В Земле нашли «червоточину»: что происходит с литосферой
Наука
Появились новые фото угрожающего Земле астероида
Космос
Российский ИТ-рынок замедляется: почему это происходит и что дальше
Новости
«Яндекс» запустил конкурента Google и ChatGPT: чем отличается и как работает
Новости
Трагедию с Xiaomi на автопилоте начали расследовать в Китае
Новости
Посмотрите, как выглядит самый быстрый пассажирский самолет в мире
Новости
Странная форма материи меняет планеты: как она повлияет на Землю
Космос
Новые фотодиоды в 10 раз чувствительнее аналогов: они пригодятся в медицине
Наука
В России создадут региональный совет по дронам: зачем он нужен
Новости
Государство компенсирует бизнесу 20% затрат на роботов: как работает система
Новости
ИИ обнаружил два новых гена, которые влияют на риск ишемического инсульта
Наука
Создание изображений в стиле Ghibli привело к рекордной нагрузке на ChatGPT
Новости