Dvouqubitové hradlo, umělecká představa. Credit: Marieke de Lorijn for QuTech

Předvedli, jak mohou fungovat mechanické qubity

A další novinky ze světa kvantových počítačů – chlazení qubitů heliem.

Základ qubitů v dnešních kvantových počítačích tvoří velmi rozmanité platformy: supravodivé Josephsonovy přechody, uvězněné ionty, topologické qubity, ultrachladné neutrální atomy nebo dokonce diamantové vakance. Nový výzkum navrhuje jako další možnost nanomechanické rezonátory (oscilátory typu pružin/strun). Co se stane, když nanorezonátor ochladíme na teplotu blízko absolutní nuly? „Z Heisenbergova principu neurčitosti vyplývá, že rezonátor udržuje pohyb, i když je v základním stavu. Realizace mechanického qubitu je možná, pokud kvantované energetické hladiny rezonátoru nejsou rovnoměrně rozmístěny,“ uvádí průvodní tisková zpráva. Qubit pak funguje tak, že se s ním manipuluje mezi dvěma nejnižšími kvantovými hladinami, aniž by se do procesu zapojovaly vyšší energetické stavy. Již v roce 2021 byla vypracována koncepce takového nanorezonátoru, který byl při práci spřažen s dvojitou kvantovou tečkou. Výhodou těchto systému je dlouhá doba koherence, tj. možnost delšího trvání výpočtu, než dojde ke kolapsu kvantového entanglementu a přechodu do klasického stavu.
Tým vědců z několika pracovišť (Institute of Photonic Sciences v Barceloně, University of California Santa Barbara, Université Paris-Saclay-CNRS, Argonne National Laboratory, Univ. Bordeaux-CNRS) nyní dokázal popsaný princip i fyzicky realizovat. 36 mechanických rezonátorů bylo vytvořeno z nanotrubiček o délce přibližně 1,4 mikrometru. Zařízení pracovalo při teplotě v minikelvinech a přechod mezi stavy oscilátoru řídily elektrony (systém byl připojen na elektrody a na přechodu mezi nimi a nanotrubičkami se nacházely kvantové tečky).

C. Samanta et al, Nonlinear nanomechanical resonators approaching the quantum ground state, Nature Physics (2023). DOI: 10.1038/s41567-023-02065-9
Zdroj: ICFO/Phys.org

Supravodiče v kvantových počítačích půjde chladit kapalným heliem
Supravodiče v kvantových počítačích (v roli qubitů apod.) musí typicky pracovat při velmi nízkých teplotách, řádově v desetinách milikelvinů. Ačkoliv tyto teploty jsou v moderních chladicích zařízeních dostupné, ukazuje se, že vlastní teplota zařízení i pak může být mnohem vyšší, protože materiály potřebné k výrobě dobrých qubitových obvodů jsou ze své podstaty velmi špatnými vodiči tepla. Tento problém (tzv. termalizace) se stává stále větším s tím, jako roste rozsah a složitostí obvodů. Podobně jako u počítačů klasických se nabízí zkusit pro účinnější odvod tepla chlazení kapalinou – což při provozní teplotě kvantových počítačů znamená, že v úvahu přicházejí pouze helium-3 a helium-4. Vědci z několika akademických institucí (National Physical Laboratory, Royal Holloway University – obě sídlící v Londýně – a švédská Chalmers University of Technology) a společnosti Google nyní vyvinuli novou technologii spočívající v chlazení kvantových obvodů právě pomocí He-3. Ukázalo se, že kapalné helium se velmi silně váže na defekty atomárního měřítka v materiálu kvantového obvodu a tímto odebírá velmi úučinně přebytečnou energii. Důležité je, že 3He zároveň přímo nezasahuje do samotného obvodu. Výzkum dále ukázal, že šum v současném experimentu se při použití imerze (ponoření do helia) snížil více než tisíckrát. Což by samozřejmě oboje mělo zvýšit koherenci kvantových obvodů a možný čas, po který poběží příslušný algoritmus.

M. Lucas et al, Quantum bath suppression in a superconducting circuit by immersion cooling, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-39249-z
Zdroj: National Physical Laboratory (Londýn) / Phys.org

(pokračování: Připravili kvazičástice se zlomky elektrického náboje)

Týden na ITBiz: Baterie lithium-kov by mohl vylepšit křemík

Vydavatelům se nelíbí odmítnutí modelu „souhlas nebo zaplať“ ze strany EU. Emise Googlu za posledních …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close