Австрийские физики совершили прорыв в квантовых вычислениях: оптическое считывание кубитов стало реальностью

13.02.2025 07:22:00 | iXBT.com

Учёные из Австрии совершили прорыв в области квантовых вычислений, разработав полностью оптический метод считывания сверхпроводящих кубитов. Это достижение может значительно ускорить развитие масштабируемых квантовых компьютеров.

Команда физиков из Института науки и технологий Австрии (ISTA) под руководством профессора Йоханнеса Финка успешно преодолела важное ограничение в области квантовых вычислений. Их инновационный подход позволяет кубитам «понимать» язык оптоволокна, что существенно сокращает количество криогенного оборудования, необходимого для их измерения.

Сверхпроводящие кубиты, являющиеся основными единицами квантовой информации, традиционно полагаются на электрические сигналы и работают при экстремально низких температурах, близких к абсолютному нулю. Это создаёт значительные трудности для масштабирования квантовых компьютеров.

Группа физиков из Института науки и технологий Австрии (ISTA) осуществила полностью оптическое считывание сверхпроводящих кубитов, на фото соавтор Томас Вернер. Фото: ISTA

Метод, разработанный австрийскими учёными, использует электрооптический преобразователь для конвертации оптического сигнала в микроволновую частоту, которую могут «понимать» кубиты. В ответ кубиты отражают микроволновый сигнал, который преобразователь снова конвертирует в оптический.

«Наша технология может значительно уменьшить тепловую нагрузку при измерении сверхпроводящих кубитов. Это позволит преодолеть барьер и увеличить количество кубитов, которые могут быть использованы в квантовых вычислениях», — объясняет Георг Арнольд, один из первых авторов исследования.

Достижение полностью оптического считывания сверхпроводящих кубитов также позволило исследователям избавиться от громоздких электрических компонентов в установке. Это делает систему не только более надёжной и эффективной, но и снижает её стоимость.

Кроме того, новая технология открывает возможности для создания сетей квантовых компьютеров, соединённых с помощью света. В настоящее время квантовые компьютеры требуют использования «рефрижераторов растворения» для охлаждения всей измерительной установки, включая необходимые соединения между процессорными модулями. Однако эти рефрижераторы имеют практические ограничения и не могут быть бесконечно большими.

«Инфраструктура уже доступна, и теперь у нас есть технология, которая позволяет строить первые простые сети квантовых вычислений», — отмечает Арнольд.

Хотя производительность прототипа всё ещё ограничена, особенно в отношении количества необходимой и рассеиваемой оптической мощности, он служит доказательством принципиальной возможности полностью оптического считывания сверхпроводящих кубитов. Это достижение австрийских физиков может стать важным шагом на пути к созданию масштабируемых квантовых компьютеров, способных выполнять некоторые вычисления экспоненциально быстрее, чем классические компьютеры.

Подробнее