https://nauka.tass.ru/nauka/20268439

Российские и японские физики разработали первое скоростное компактное устройство, позволяющее управлять движением сигналов внутри сверхпроводящих квантовых компьютеров, не нагревая их и не внося помехи в их работу. Об этом сообщила пресс-служба МФТИ.

Созданный исследователями переключатель пространственных каналов на чипе квантового процессора является первым в мире устройством, лишенным всех недостатков, которыми обладают все его известные зарубежные и российские аналоги. В их число входит низкая скорость работы, узкая практическая применимость, сложности в изготовлении и крупные размеры», - говорится в сообщении.

Это устройство было разработано группой российских и японских физиков под руководством профессора Университета науки Токио Цая Чжаошена. Оно представляет собой набор из двух разработанных российскими учеными волноводов, в которых скорость движения волн особым образом замедляется, и цепочек из нескольких специализированных конденсаторов и сверхпроводящих магнетометров (СКВИДов), которые связывают эти каналы друг с другом.

Характером этой связи, как обнаружили исследователи, можно гибким образом управлять при помощи источников внешних магнитных полей, что позволяет перенаправлять сигналы из одного канала в другой с минимальными затратами энергии и времени, что важно при проведении расчетов на сверхпроводящих квантовых компьютерах. Другим важным плюсом этой разработки является то, что она занимает мало места на чипе и при этом работает в очень широком диапазоне частот, от 4,8 до 7,3 ГГц.

«Меняя внешнее магнитное поле, мы меняем индуктивность цепочки СКВИДов и эффективную силу связи между волноводами. Когда связь становится достаточно сильной, сигнал проникает из одного канала в другой на определенной частоте. Таким образом мы можем реализовывать любое соотношение сигналов на выходе для любой частоты из рабочего диапазона 4,8-7,3 ГГц», - пояснил старший научный сотрудник МФТИ (Долгопрудный) Александр Семенов, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Эти устройства, как отмечают ученые, позволят физикам значительным образом уменьшить число линий передачи сигналов внутри квантовых процессоров, что упростит и ускорит их разработку. Кроме того, подобные квантовые маршрутизаторы сигналов будут полезными при проведении опытов по квантовой оптике и при изучении процессов в других разделах физики, подытожили авторы разработки.