Çoğu kuantum bilgisayarı ölçeklendirmeyle ilgili sürekli sorun, görünüşte sıradan bir sorundur – çok fazla kablo. Uzmanlar, kuantum bilgisayarların, hesaplama açısından dikkate değer herhangi bir şey yapmak için mutlak sıfıra yakın tutulan en az bir milyon kübite ihtiyaç duyabileceğini söylüyor. Ancak oda sıcaklığında çalışan kontrol ve okuma elektroniği için hepsini koaksiyel kabloyla bağlamak imkansız olurdu.
gibi bilgisayar devleri IBM, GoogleVe bilgi ile bu sorunu çözmek için umut sirojenik silikon çipler kübitlerin kendilerine yakın çalışabilen. Ancak araştırmacılar son zamanlarda hızı artırabilecek daha egzotik çözümler öne sürdüler.
de IEEE Uluslararası Elektron Cihazı Toplantısı (IEDM) Aralık ayında, iki araştırmacı grubu silikonun en iyi cevap olmayabileceğini öne sürdü. Çözümleri bunun yerine yarı iletkenler ve transistörler daha çok terahertz frekansına yakın radyoyu hedefliyor. Ve şubat ayında IEEE Uluslararası Katı Hal Devreleri Konferansı (ISSCC) ayrı bir araştırma grubu, kullanabilecek bir teknoloji önerdi. terahertz iletişim kablolarını tamamen ortadan kaldırmak için radyo.
Paylaşılan Kuantum Kuyuları
Bileşikten yapılmış bir cihaz türü yarı iletkenler silikon yerine indiyum galyum arsenit gibi ve bir yüksek elektron mobiliteli transistör (HEMT) doğaldır kübitlerle etkileşime geçmek için gereken RF sinyallerinin türünün yükseltilmesi. Ancak Korea Advanced Institute of Technology (KAIST) ve IBM Zürih ve École Polytechnique Fédérale de Lausanne’deki (EPFL) araştırmacılar, yönlendirme, çoğullama ve çoğullamayı çözme gibi kablo azaltıcı görevleri de yerine getirebileceğini hesapladılar. En önemlisi, bunu çok az güç kaybıyla yapabilirdi ki bu önemlidir, çünkü kuantum bilgisayarlar için kullanılan kriyojenik odaların en soğuk kısımlarında, buzdolabı sistemi yalnızca birkaç watt ısıyı uzaklaştırabilir.
HEMT’ler, iki boyutlu elektron gazı adı verilen süper dar bir serbest elektron bölgesi oluşturan katmanlı bir yarı iletken yapıya sahiptir. Yük, bu “kuantum kuyusu” boyunca hızlı ve az dirençle hareket eder, dolayısıyla HEMT’nin yüksek frekanslı sinyalleri yükseltmedeki yeterliliği budur. KAIST ve İsviçreli ekipler, kriyojenik sıcaklıklarda 2D elektron gazının metalden daha az dirençli sinyaller taşıyabileceğini düşündüler.
Bunu kanıtlamak için birkaç transistörden oluşan çoğullama çözücü devreler inşa ettiler ve bunları 5 kelvinde test ettiler. birbirine bağlamak yerine transistör metal ara bağlantılı komşusuna, kuantum kuyusunu paylaşmalarını sağladılar. İlgili tek metal, sinyalin çoğullama ağına girdiği ve çıktığı yerdi. “Giriş ve çıkış arasında ne kadar transistör olursa olsun, sadece iki direnç kaynağı vardır” diyor. sanghyeon kimKAIST’te elektrik mühendisliği doçenti.
İsviçre merkezli ekip, metal bir ara bağlantı ile bağlanan iki transistör ile bir kuantum kuyusu ile bağlanan iki transistör arasındaki dirençte yüzde 32’lik bir azalma ölçen benzer yapılar inşa etti. 1’den 8’e çoklayıcı, direnç iyileştirmesinin hızla artması için 14 transistöre ihtiyaç duyabilir.
“Bu teknolojiyle pek çok şey yapıyoruz, bazıları hâlâ planlama aşamasında,” diyor Cezar B. Zota, IBM Zürih’te bir araştırma görevlisi. Ekibi, iki transistörlü test cihazlarını tam bir anahtarlama matrisine yükseltmeyi planlıyor. Kim’in laboratuvarı ise çoklayıcıları düşük gürültülü amplifikatörler ve diğer elektronik cihazlarla 3D istifleme yoluyla entegre etmeye odaklanmış durumda.
Qubit kontrol sinyalleri, sisteme giden kablo sayısını azaltmak için çoklanabilir. kuantum hesaplama yonga. Bu sinyalleri kuantum kuyusu içinde iletmek [blue] yüksek elektron hareketliliğine sahip transistörler daha az ısı üretir.IBM Araştırma Zürih
Geri Saçılan T-Işınları
Çoklama, kübit çipine giden sinyal kablolarının sayısını azaltabilir, ancak ya tamamen ortadan kaldırılabilirlerse? Elektrik ve bilgisayar mühendisliği doçenti liderliğindeki MIT’deki araştırmacılar Ruonan Hankullanacak bir düzeni test etti terahertz yerine dalgalar Terahertz’e yakın radyasyona (özellikle 0,26 THz) karar verdiler, çünkü diğer nedenlerin yanı sıra, kübit işlemlerine müdahale edemeyecek kadar yüksek bir frekanstı ve yeterince küçük antenlerle çalışıyordu.
Tam güçlü terahertz alıcı-verici, onu kübit çipinin yanına yerleştirmek için çok fazla ısı yayar. Bunun yerine MIT ekibi bir terahertz “geri saçılma” sistemi. Sistem, biri buzdolabının en sıcak olduğu ve güç tüketiminin daha az sorun olduğu üst kısmında ve diğeri kuantum bilgisayar çipine bağlı 4 kelvin kriyojenik kontrol çipinin bir parçası olarak altta olmak üzere iki alıcı-verici çipten oluşacaktır. .
Terahertz radyasyon, üstteki sıcak alıcı-verici çipine yönlendirildiği buzdolabına enjekte edilir. “Doğrudan bağlantı” modunda, alıcı-verici veriyi kodlar. terahertz radyasyon. Sinyaller, soğuk alıcı-verici üzerindeki bir dizi yama anten tarafından alındıkları buzdolabının dibine doğru hareket eder.
MIT araştırmacıları, harici elektroniği kuantum bilgisayarlara bağlamak için kablo kullanmak yerine terahertz radyasyon.İLE
Şuradan veri almak için: kuantum hesaplama çip, sistem yukarı bağlantı moduna geçer. Sıcak alıcı-verici, sabit bir ışın demeti gönderir. terahertz soğuk alıcı-vericiye kadar radyasyon. Bu çip üzerindeki anahtarlar, anten devrelerini değiştirerek radyasyonu emmek yerine yansıtmalarına neden olur ve böylece sıcak alıcı-vericiye veri gönderir.
Sistemin testlerinde, yukarı bağlantı saniyede 4 gigabit gönderirken, ısı biti başına yalnızca 176 femtojoule ekleyebildi. Aşağı bağlantı, bit başına yalnızca 34 femtojoule ile daha da fazla enerji verimliydi.
Sitenizdeki Makalelerden
Web Çevresindeki İlgili Makaleler