Blok bangunan yang lebih kecil dan lebih pintar untuk teknologi kuantum di masa depan
Para ilmuwan di EPFL telah membuat terobosan dalam merancang array resonator, komponen dasar yang memberi daya pada teknologi kuantum. Inovasi ini dapat menciptakan perangkat kuantum yang lebih kecil dan lebih tepat.
Qubit, atau bit kuantum, sebagian besar dikenal karena perannya dalam komputasi kuantum, tetapi mereka juga digunakan dalam simulasi kuantum analog, yang menggunakan satu sistem kuantum yang dikendalikan dengan baik untuk mensimulasikan yang lain, lebih kompleks. Simulator kuantum analog dapat lebih efisien daripada simulasi komputer digital, dengan cara yang sama seperti lebih sederhana untuk menggunakan terowongan angin untuk mensimulasikan hukum aerodinamika alih -alih memecahkan banyak persamaan rumit untuk memprediksi aliran udara.
Kunci untuk komputasi kuantum digital dan simulasi kuantum analog adalah kemampuan untuk membentuk lingkungan yang berinteraksi dengan qubit. Salah satu alat untuk melakukan ini secara efektif adalah array rongga (CCA), struktur kecil yang terbuat dari beberapa rongga gelombang mikro yang disusun dalam pola berulang di mana setiap rongga dapat berinteraksi dengan tetangganya. Sistem ini dapat memberi para ilmuwan cara baru untuk merancang dan mengendalikan sistem kuantum.
Demikian pula dengan elektron dalam kristal, yang dapat memblokir aliran listrik pada frekuensi tertentu, sehingga menimbulkan semikonduktor dan isolator, dalam CCA, cahaya, dalam bentuk hanya dapat merambat pada panjang gelombang tertentu. Dengan menyesuaikan geometri resonator ini dengan hati -hati, para ilmuwan dapat dengan tepat memilih panjang gelombang di mana foton dapat dilalui, dan yang tidak dapat mereka lakukan.
Sebuah tim EPFL, yang dipimpin oleh Prof. Pasquale Scarlino, Kepala Laboratorium Sirkuit Kuantum Hibrida, bekerja sama dengan Dr. Marco Scigliuzzo dari Laboratorium Fotonik dan Pengukuran Kuantum di EPFL, dan Prof. Onilberg dari University of Konstanz, telah mengembangkan desain yang inovatif untuk sebuah CCA yang menggunakan CCA yang menggunakan CCA yang menggunakan CCA yang menggunakan CCA yang menggunakan CCA yang menggunakan CCA yang menggunakan CCA yang menggunakan CCA yang menggunakan CCA yang menggunakan CCA yang menggunakan sebuah CCA yang menggunakan sebuah CCA yang menggunakan CCA yang menggunakan sebuah CCA yang menggunakan sebuah CCA yang menggunakan sebuah CCA yang menggunakan sebuah CCA yang menggunakan sebuah CCA yang menggunakan sebuah CCA yang menggunakan sebuah CCA yang menggunakan sebuah CCA yang menggunakan sebuah CCA CCA. Properti material canggih yang disebut induktansi kinetik tinggi, di mana laboratorium Scarlino adalah ahli terkemuka.
Memanfaatkan induktansi kinetik tinggi, Scarlino dan timnya telah mendemonstrasikan kelas CCA baru di mana setiap rongga sangat miniatur dan gangguan yang tidak diinginkan dalam frekuensi resonansi semua rongga dijaga agar minimal. Kedua fitur ini sangat penting untuk mencapai fungsi yang diperlukan dalam komputasi kuantum di masa depan dan simulasi kuantum.
Penelitian, diterbitkan di Komunikasi Alam menunjukkan kemampuan mereka untuk membuat array ringkas hingga 100 rongga berkualitas tinggi. Mereka menunjukkan bagaimana struktur ini bekerja dan menggunakannya untuk meniru bahan yang disebut isolator topologi fotonik, yang dapat memandu cahaya di sepanjang tepi dengan cara yang sangat terkontrol dan tidak biasa.
“Kami sudah membangun karya ini dengan mempelajari atom buatan ditambah dengan arsitektur ini,” kata Vincent Jouiny, penulis pertama surat kabar itu.
“Pendekatan kami menunjukkan bahwa kekompakan dan ketepatan bukanlah tujuan yang berlawanan tetapi alat pelengkap untuk memajukan teknologi perangkat kuantum,” kata Scarlino. “Karya ini menunjukkan bagaimana desain yang bijaksana dapat menyeimbangkan kekompakan, impedansi tinggi, dan gangguan rendah, menghasilkan platform serbaguna untuk array rongga digabungkan yang membuka peluang baru untuk simulasi kuantum canggih dan eksplorasi fenomena kuantum.”
Dengan memanfaatkan sifat unik Niobium nitride, para peneliti telah membuka kemungkinan baru untuk mengeksplorasi sistem kuantum yang kompleks dan mengembangkan platform yang dapat diskalakan untuk inovasi di masa depan. Terobosan dalam desain array rongga yang digabungkan ini merupakan langkah yang signifikan menuju perangkat kuantum yang lebih kompak, efisien, dan andal.
