Các nhà nghiên cứu ở Phần Lan đã phát triển một mạch tạo ra tín hiệu vi sóng chất lượng cao cần thiết để điều khiển máy tính lượng tử trong khi hoạt động ở nhiệt độ gần không độ tuyệt đối. Đây là một bước quan trọng trong việc chuyển hệ thống điều khiển đến gần bộ xử lý lượng tử hơn, điều này có thể giúp tăng đáng kể số lượng qubit trong bộ xử lý.
Một trong những yếu tố hạn chế kích thước của máy tính lượng tử là cơ chế được sử dụng để điều khiển các qubit trong bộ xử lý lượng tử. Điều này thường được thực hiện bằng cách sử dụng một loạt các xung vi sóng và bởi vì bộ xử lý lượng tử hoạt động ở nhiệt độ gần độ không tuyệt đối, các xung điều khiển thường được đưa vào môi trường làm mát thông qua cáp băng thông rộng từ nhiệt độ phòng.
Khi số lượng qubit tăng lên, thì số lượng cáp cần thiết cũng tăng theo. Điều này hạn chế kích thước tiềm năng của một bộ xử lý lượng tử , vì tủ lạnh làm mát các qubit sẽ phải trở nên lớn hơn để chứa ngày càng nhiều cáp đồng thời cũng phải làm việc nhiều hơn để làm mát chúng – cuối cùng là một đề xuất thất bại.
Một nhóm nghiên cứu do Đại học Aalto đứng đầu và Trung tâm Nghiên cứu Kỹ thuật VTT của Phần Lan hiện đã phát triển một thành phần quan trọng của giải pháp cho câu hỏi hóc búa này. Mikko Möttönen, giáo sư tại Đại học Aalto và Trung tâm Nghiên cứu Kỹ thuật VTT của Phần Lan, cho biết: “Chúng tôi đã chế tạo được một nguồn vi sóng chính xác hoạt động ở nhiệt độ cực thấp như các bộ xử lý lượng tử, khoảng -273 độ.”
Nguồn vi sóng mới là một thiết bị trên chip có thể được tích hợp với một bộ xử lý lượng tử . Kích thước nhỏ hơn một milimet, nó có khả năng loại bỏ nhu cầu về cáp điều khiển tần số cao kết nối các nhiệt độ khác nhau. Với nguồn vi sóng nhiệt độ thấp, công suất thấp này, có thể sử dụng các bộ lạnh nhỏ hơn trong khi vẫn tăng số lượng qubit trong một bộ xử lý.
Möttönen cho biết: “Thiết bị của chúng tôi tạo ra năng lượng gấp một trăm lần so với các phiên bản trước, đủ để điều khiển qubit và thực hiện các phép toán logic lượng tử. “Nó tạo ra một sóng hình sin rất chính xác, dao động trên một tỷ lần mỗi giây. Do đó, lỗi trong qubit từ nguồn vi sóng là rất hiếm, điều này rất quan trọng khi thực hiện các phép toán logic lượng tử chính xác.”
Tuy nhiên, nguồn vi sóng sóng liên tục, chẳng hạn như nguồn do thiết bị này tạo ra, không thể được sử dụng để điều khiển qubit. Đầu tiên, các vi sóng phải được định hình thành các xung. Nhóm nghiên cứu hiện đang phát triển các phương pháp để bật và tắt nguồn vi sóng một cách nhanh chóng.
Ngay cả khi không có giải pháp chuyển mạch để tạo xung, nguồn vi sóng hiệu quả, ít nhiễu, nhiệt độ thấp có thể hữu ích trong một loạt các công nghệ lượng tử, chẳng hạn như cảm biến lượng tử.
“Ngoài máy tính lượng tử và cảm biến, nguồn vi sóng có thể hoạt động như một đồng hồ cho các thiết bị điện tử khác. Nó có thể giữ cho các thiết bị khác nhau theo cùng một nhịp, cho phép chúng tạo ra hoạt động cho một số qubit khác nhau tại một thời điểm mong muốn” Möttönen.
Các phân tích lý thuyết và thiết kế ban đầu được thực hiện bởi Juha Hassel và những người khác tại VTT. Hassel, người bắt đầu công việc này tại VTT, hiện là trưởng bộ phận kỹ thuật và phát triển của IQM, một công ty phần cứng máy tính lượng tử của Phần Lan . Thiết bị này sau đó được chế tạo tại VTT và được vận hành bởi nghiên cứu sau tiến sĩ Chengyu Yan và các đồng nghiệp của ông tại Đại học Aalto bằng cách sử dụng cơ sở hạ tầng nghiên cứu OtaNano. Yan hiện là phó giáo sư tại Đại học Khoa học và Công nghệ Huazhong, Trung Quốc. Các nhóm tham gia vào nghiên cứu này là một phần của Trung tâm Xuất sắc về Công nghệ Lượng tử của Học viện Phần Lan (QTF) và Viện Lượng tử Phần Lan (InstituteQ).
Theo: Techxplore.
