Nový supravodivý teploměr by mohl urychlit vývoj kvantové výpočetní techniky

Nový kvantový teploměr na čipu v popředí. Podle výzkumníků Chalmers je to pravděpodobně nejrychleji citlivý teploměr na světě, který měří teplotu na studeném konci vlnovodu v měřítku milicell. Půjčka Claudia Castillo Moreno / Chalmers University of Technology

Výzkumní pracovníci na adrese: Chalmers University of Technology, Göteborg, Švédsko, vyvinul nový typ teploměru, který dokáže snadno a rychle měřit teplotu v extrémně vysokých kvantových výpočtech Přesnost:, Progress poskytuje srovnávací nástroj kvantový výpočet má velkou hodnotu և otevírá se pro experimenty ve vzrušujícím poli kvantové termodynamiky.

Hlavní složkou kvantových počítačů jsou vlnovody Kochových kabelů. Struktury vlnovodu „fungují jako zásadní spojení mezi kvantovým procesorem a klasickou elektronikou, která jej řídí.“ Impulsy mikrovlnných trub se pohybují podél vlnovodů do kvantového procesoru և při jejich ochlazování na extrémně nízké teploty. Chirurg také vyhlazuje impulsy, což umožňuje vysoce citlivému kvantovému počítači pracovat se stabilními kvantovými stavy.

Aby vědci měli nad tímto mechanismem maximální kontrolu, musí se ujistit, že vodiče této vlny nevydávají hluk kvůli tepelnému pohybu elektronů na pulsy, které vysílají. Jinými slovy, musí měřit teplotu elektromagnetických polí na studeném konci mikrovlnných vedení, v bodě, kde jsou řídicí pulsy dodávány do loket počítače. Práce při nejnižší možné teplotě snižuje riziko chyb v qubitech.

Kvantový teploměr pro mikrovlnnou troubu

Umělecký dojem na supravodivý obvod použitý ve Scigliuzzo գիտ et al. (vlevo), հնարավոր Schopnost měřit tepelné vlny na kvantovou hladinu buzení (vpravo). Uznání: neuroncollective.com/Chalmers University of Technology

Až dosud byli vědci schopni měřit tuto teplotu pouze nepřímo, s relativně velkým zpožděním. Nový teploměr výzkumníků Chalmers nyní může měřit velmi nízké teploty na konci vlnovodu s velmi přesným շատ extrémně vysokým časovým rozlišením.

„Náš teploměr je supravodivé spojení, které je přímo spojeno s koncem naváděcí vlny měřené vlny. „Je to relativně jednoduché, je to pravděpodobně nejrychlejší աշխարհի citlivý teploměr na světě pro tento konkrétní účel v měřítku tisíciletí,“ řekla Simone Gasparinetti, odborná asistentka v laboratoři Quantum Technology Lab na Chalmers University of Technology.

Je možné měřit kvantovou práci počítače

Vědci z Wallenbergova centra pro kvantovou technologii (WACQT) mají za cíl vybudovat kvantový počítač založený na supravodivých obvodech s minimálně 100 dobře fungujícími lokty, který do roku 2030 provede přesné výpočty. Vyžaduje to téměř provozní teplotu procesoru absolutní nula, v ideálním případě až 10 milivoltů. Nový teploměr poskytuje výzkumným pracovníkům mocný nástroj k měření toho, jak dobré jsou jejich systémy, jaké nedostatky musí podniknout, aby zlepšily svou technologii a dosáhly svých cílů.

Simone Gasparinetti

Simone Gasparinetti, odborná asistentka, katedra mikrotechnologie, nanovědy, Chalmers University of Technology, hlavní řešitel, Wallenberg Quantum Center. „Každá aktuální fotka může zničit váš qubit. „Mírné zvýšení teploty z 20 mikronů na 30 mikronů při typických provozních frekvencích znamená 50krát více tepelných fotonů, tedy 50krát větší riziko chyby.“ Půjčka Claudia Castillo Moreno / Chalmers University of Technology

„Určitá teplota odpovídá danému počtu tepelných fotonů, հետ s teplotou toto číslo geometricky klesá. „Pokud se nám podaří snížit teplotu na konci, kdy vlnovod splní qubit na մի 10, riziko chyby v našich qubitech dramaticky klesá,“ uvedl Per Delsing, profesor na katedře mikroekonomie na Chalmers University of Technology.

Přesné měření teploty je rovněž nezbytné pro dodavatele, kteří musí být schopni zaručit kvalitu svých komponent, jako jsou kabely používané k ovlivnění předkvantových signálů.

Nové příležitosti v oblasti kvantové termodynamiky

Kvantové mechanické jevy, jako jsou superprofity, zapletení a demontáž, znamenají revoluci nejen v budoucnosti počítačů, ale také v potenciálně termodynamice. Je možné, že se termodynamické zákony při práci v nanoměřítku nějakým způsobem mění, takže jednoho dne bude možné používat výkonnější motory, rychlejší nabíjení baterií atd.

„Po dobu 15–20 let lidé studovali, jak lze zákony termodynamiky změnit pomocí kvantových jevů, ale hledání skutečné kvantové výhody v termodynamice je stále otevřené,“ uvedla Simone Gasparinetti, která nedávno založila vlastní výzkumnou skupinu. k tomuto hledání s novou sérií.

Nový teploměr může například měřit rozptyl tepelné mikrovlny z okruhu, který funguje jako kvantový tepelný stroj nebo lednička.

„Standardní teploměry byly základem vývoje klasické termodynamiky. Doufáme, že v budoucnu bude náš teploměr považován za klíč k rozvoji kvantové termodynamiky, “řekl Marco Skigliuzo, doktorand na katedře mikroenterologie a nanověd na Chalmers University of Technology.

Odkaz. „Primární teploměry kvantové mikrovlnné propagace“, autor: Marco Sigliuzo, Andreas Bengzsson, Jean-Claude Bessé, Andreas Wolfraff, Per Delsing և Simone Gasparinetti, 17. prosince 2020 Fyzický přehled X:,
DOI: 10.1103 / PhysRevX.10.041054:

Více: Jak funguje primární teploměr?

Nový koncept nového teploměru je založen na interakci mezi rezonanční intenzitou a kvantovou emisí mezi „konzistentním“ a „nevhodným rozptylem“. Vysílač je pevně spojen s koncem vodítka testovacího kanálu. Tepelné fotony ve vodiči způsobují měřitelný pokles kombinovaného rozptýleného signálu, který se neustále zaznamenává. Tímto způsobem můžete číst počet fotonů v režimu šíření vodítek mikrovlnných vln. Odpovídá teplotě. Implementace výzkumníků Chalmers, která využívá supravodivý obvod pracující na frekvencích GHz, nabízí jednoduchost, velkou šířku pásma, vysokou citlivost a nízkou ztrátou energie.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Ne! Je pravděpodobnější, že žádosti o půjčku zpracované kolem poledne budou zamítnuty

Úředníci bankovních půjček pravděpodobněji budou schvalovat žádosti o půjčky dříve a později během dne, zatímco „únava z rozhodování“ kolem poledne je spojena s nedodržováním...

Náročné modely před oddělením v Bothnian Bay

19. dubna 2021 Mořský led na severu Baltského moře vykazuje některé přesvědčivé vzory, než se na jaře roztaví a setře. Na rozdíl od mořského ledu, který...

Newsletter

Subscribe to stay updated.