Преодоление коммуникационного разрыва между классическим и квантовым миром представляет собой довольно существенную трудность — такие компьютеры требуют специализированных схем управления и считывания, а существующие методы трудоемки и дороги.
Комплект управления квантовыми приборами, или QICK, революционная электронная система управления и считывания, разработанная экспертами, доказала, что она значительно повышает производительность квантового компьютера при одновременном снижении затрат на управляющее оборудование. Их целью было разработать и протестировать контроллер квантового компьютера на основе программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA).
Новый компактный дизайн системы квантового управления, разработанный Fermilab и Чикагским университетом, экономит место, намного дешевле и быстро принимается квантовым сообществом. Считывающая электроника измеряет состояние кубитов и отправляет эту информацию обратно в классический мир, в то время как управляющая электроника использует сигналы из классического мира в качестве инструкций для квантовых битов или кубитов компьютера.
Сверхпроводящие схемы используются в качестве кубитов в одном перспективном методе квантовых вычислений. Большинство сверхпроводящих квантовых компьютерных систем управления и считывания теперь используют готовое коммерческое оборудование, которое не приспособлено для работы. В результате, исследователям, часто приходится соединять дюжину или более дорогостоящих компонентов. Стоимость кубита вскоре может достичь десятков тысяч долларов, а огромные размеры этих систем добавляют сложности.
Старший главный инженер Густаво Кансело и его команда Fermilab в сотрудничестве с Чикагским университетом разработали компактную систему управления и считывания для решения этой проблемы. На одной плате размером чуть больше ноутбука можно разместить целую стойку оборудования. Новая технология является специализированной, но при этом достаточно адаптируемой для работы с различными конструкциями сверхпроводящих кубитов.
«Мы разрабатываем общий инструмент для большого количества кубитов, надеясь охватить те, которые будут разработаны через шесть месяцев или год», — сказал Кансело. С нашей электроникой управления и считывания вы можете достичь функциональности и производительности, которые трудно или невозможно сделать с коммерческим оборудованием».
Микроволновые импульсы используются для управления и чтения кубитов. Радиочастотная (RF) плата команды Fermilab состоит из более чем 200 компонентов, включая микшеры для настройки частот, фильтры для удаления нежелательных частот, усилители и аттенюаторы для регулировки громкости сигнала, а также переключатели для включения и выключения сигналов. На плате также имеется низкочастотный регулятор для точной настройки конкретных параметров кубита. ВЧ-плата в сочетании с коммерческой платой FPGA (которая служит мозгом компьютера) дает ученым все необходимое для успешной связи с квантовой сферой.
На разработку радиочастотной платы и компоновки ушло около шести месяцев и возникло множество препятствий. Кроме того, инженеры должны были избегать конфигураций, которые улавливали бы паразитные радиоволны от таких источников, как сотовые телефоны и Wi-Fi. По пути они проводили симуляции, чтобы убедиться, что они на правильном пути. Теперь конструкция готова к изготовлению и сборке.
С Уважением, МониторБанк