Квантовые вычисления становятся все более актуальными, и недавние исследования показывают, что технологии в этой области продолжают эволюционировать. Физики из Института науки и технологий Австрии (ISTA) сделали важный шаг, разработав метод оптического считывания кубитов. Это инновационное решение может упростить создание масштабируемых квантовых систем, что имеет значение для будущего вычислительной техники.
Кубиты, являющиеся основой квантовых вычислений, имеют множество применений, но их использование ограничивается рядом технических проблем. Сверхпроводящие кубиты, которые демонстрируют большие перспективы, требуют сложного криогенного оборудования для работы. Это оборудование необходимо для достижения температур, близких к абсолютному нулю, что делает масштабирование таких систем трудоемким и затратным процессом.
Исследователи ISTA, возглавляемые профессором Йоханнесом Финком, нашли способ обойти эти ограничения. Они разработали метод, который позволяет кубитам взаимодействовать через оптоволокно, заменяя традиционные электрические сигналы. Это решение значительно снижает необходимость в громоздком оборудовании и охлаждении, что упрощает работу с кубитами.
Как отметил Георг Арнольд, один из авторов исследования, новый подход позволяет увеличить количество кубитов, что делает их более полезными для вычислений. Это также открывает путь к созданию квантовых сетей, где несколько квантовых компьютеров могут взаимодействовать друг с другом через оптические соединения.
Однако применение оптоволокна в квантовых системах не лишено проблем. Сверхпроводящие кубиты требуют особых условий для работы, и использование электрических сигналов часто приводит к потере информации и необходимости в сложных системах фильтрации и усиления. Поэтому исследователи решили использовать электрооптические преобразователи, которые позволяют переводить оптические сигналы в микроволновую частоту, понятную кубитам.
Это решение значительно упрощает архитектуру квантовых систем. Теперь исследователи могут уменьшить количество электрических компонентов, которые необходимо охлаждать до криогенных температур, что снижает как стоимость, так и сложность установки. Использование оптических сигналов также позволяет избежать проблем, связанных с шумом и потерей информации, что делает систему более надежной.
Исследования показали, что новая технология может привести к созданию квантовых сетей, где кубиты из разных холодильников могут взаимодействовать друг с другом. Это открывает новые возможности для создания более мощных квантовых систем, что является важным шагом для достижения практической реализации квантовых вычислений.
Тем не менее, команда признает, что работа еще не завершена. Несмотря на достигнутые успехи, необходимо преодолеть ряд технических препятствий, связанных с мощностью и тепловыми потерями.