Российские и японские физики создали компактные микроволновые резонаторы, способные столь же хорошо считывать и записывать данные в сверхпроводящие квантовые ячейки памяти, как это делают их уже существующие аналоги. Их использование позволит уменьшить размеры управляющих систем кубитов в 10–20 раз, сообщила пресс-служба МФТИ.

«Обычно для считывания кубита используется копланарный резонатор, размер которого достигает нескольких квадратных миллиметров и определяется длиной волны излучения, используемого для считывания сигнала. Однако если резонатор состоит из отдельных индуктивности и емкости, то размер этих компонентов при той же частоте может быть меньше длины волны. Именно резонатор этой конструкции был изготовлен и использован для считывания кубита», – говорится в сообщении.

Этот ключевой компонент сверхпроводящих квантовых компьютеров был разработан группой российских и японских физиков под руководством профессора МФТИ Олега Астафьева. Астафьев и другие ученые уже много лет работают над созданием сверхпроводящих квантовых ячеек памяти, так называемых трансмонов, состоянием которых физики обычно манипулируют при помощи пучков микроволн и похожих на них колебаний.

Эти управляющие сигналы вырабатываются внутри специальных резонаторов, которые в свою очередь способны вырабатывать колебания с частотой в несколько гигагерц. В прошлом, они представляли собой самую крупную часть сверхпроводящих квантовых схем, так как физикам не удавалось уменьшить их размеры в силу конструктивных особенностей этих устройств. Профессор Астафьев и другие ученые выяснили, что эту проблему можно решить при помощи созданных ими конденсаторов, обладающих очень высокой емкостью на единицу площади.

Их использование позволило ученым уменьшить размеры микроволнового резонатора до 0,04 квадратных миллиметра, что сопоставимо по площади с самим кубитом и в 10–20 раз меньше размеров уже существующих компонентов управляющих систем в сверхпроводящих квантовых компьютерах. При этом данную форму резонаторов значительно проще производить, чем другие альтернативные системы для управления работой трансмонов, требующие использования экзотических материалов и технологий фабрикации.

Проведенные учеными опыты с прототипами кубитов с компактными резонаторами показали, что они столь же эффективно считывают состояние трансмонов, как это делают уже существующие управляющие системы. Это открывает дорогу для ускоренной миниатюризации сверхпроводящих квантовых компьютеров и дает ученым возможность значительным образом нарастить число кубитов в этих вычислительных системах, подытожили исследователи.