Алюминий защитит квантовые компьютеры

Международный коллектив ученых из НИТУ «МИСиС» и Технологического института Карлсруэ (Германия) нашел способ повысить надежность квантовых систем при помощи простого в изготовлении материала – гранулированного алюминия.

2 694

Выбор редакции

Материал продемонстрировал отличные шумозащитные свойства для сверхпроводящих кубитов. О технологии, которая открывает перспективы создания нового поколения сверхпроводящих устройств, опубликована статья в  Nature Materials.

 

Сверхпроводники являются одним из наиболее эффективных и перспективных материалов для обеспечения работы  новейших квантовых цепей, где низкое активное сопротивление постоянному электрическому току критически важно для сохранения квантовых свойств и производительности системы.

 

Но низкое активное сопротивление выливается в низкое сопротивление переменному току (низкий импеданс), из-за чего кубиты (квантовые биты), включенные в одну цепь с такими сверхпроводниками, на высоких частотах становятся чувствительны к различным электромагнитным «шумам» извне.

 

Международный исследовательский коллектив, состоящий из ученых НИТУ «МИСиС» и Технологического института Карлсруэ (Германия) нашел сравнительно простой способ защитить сверхпроводящие кубиты от шума.  Для этого они добавили в цепь так называемый супериндуктор – сверхпроводниковый элемент с высоким уровнем сопротивления переменному току.

 

В качестве материала для супериндуктора были взяты пленки гранулированного алюминия (grAl) – сверхпроводящего материала, содержащего смесь чистых наноразмерных зерен алюминия и аморфного оксида алюминия. Сам материал был известен как сверхпроводник еще с середины XX века, однако до недавнего времени его поведение в высокочастотных диапазонах (как раз в таких и работают квантовые системы) не изучалось.

 

«В своем эксперименте мы включили пленки grAl как в сам кубит, так и в резонатор – элемент цепи, «считывающий» состояние кубита. Благодаря тому, что в кубите изначально присутствует алюминий (в так называемых джозефсоновских контактах), изготовить цепь вместе с супериндукторами удалось за один технологический проход», - рассказывает Алексей Устинов, один из авторов исследования, д.ф.-м.н., заведующий лабораторией «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС», руководитель группы Российского квантового центра, профессор Технологического института Карлсруэ.

 

Такая упрощенная система изготовления цепи дает существенное преимущество по сравнению с более ранними супериндукторами, которые изготавливались из множества сверхпроводящих элементов с более низким сопротивлением переменному току. Для достижения высокого комплексного сопротивления эти сверхпроводящие элементы приходилось объединять в большие массивы, что существенно «утяжеляло» архитектуру квантовой цепи.

 

Теперь, благодаря использованию в качестве супериндуктора гранулированного алюминия, удалось защитить сверхпроводящий кубит от шума и помех, не «затормозив» при этом его работу (не нарушив квантовую когерентность). Как поясняют ученые, разработка открывает возможности для проектирования широкого ряда новых и более эффективных квантовых систем: от защищенных цепей обработки информации до фотонных детекторов для космической отрасли.

Naked Science Facebook VK Twitter
Ведущий российский вуз в сфере материаловедения и технологий материалов. МИСиС входит в пятерку лучших университетов России по объему научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок.
2 694
Cсылки по теме
Комментарии
20 мин
На сайте NASA сказано что это Аполлон-15
Вчера
Ошибка, на картинке где якобы Аполлон 11 не Аполлон 11...

Колумнисты

Физтех
137Статей
Сколтех
58Статей
Discovery Channel
38Статей
ТюмГУ
25Статей
СФУ
14Статей
Комментарии

Быстрый вход

Или авторизуйтесь с помощью:

на сайте, чтобы оставить комментарий.
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку