양자 컴퓨터, 자료 출처: Sergey Gnuskov/NUST MISIS
과학자들은 단일 광 입자(광자)가 양자 정보를 보내는 데 가장 적합하다고 생각합니다. 양자 데이터로 인코딩하면 빛의 속도로 정보를 전송할 수 있습니다. 그러나 광자는 속도 때문에 좋은 캐리어가 될 수 있지만 그것들은 상호 작용을 좋아하지 않아서 양자 얽힘을 실현하기가 매우 어렵습니다.
NUST MISIS, 러시아 양자 센터, St. Petersburg Jove Institute 및 Karlsruhe Institute of Technology의 국제 연구 팀이 초전도 큐 비트를 통한 마이크로파 광자의 효과적인 상호 작용에 대한 실험적 증거를 처음으로 확인했습니다.
NPJ Quantum Materials에 발표된 이 연구는 개발자를 위해 수명이 긴 양자 메모리를 실현하고 상업용 양자 기기를 개발하기 위한 발걸음을 내디딘 것입니다. 실험에서 연구원들이 사용한 광자 주파수는 몇 GHz입니다., 파장은 몇 센티미터 정도입니다.
우리가 사용하는 초전도 큐비트는 기본적으로 인공 원자입니다. 이것은 빛과 더불어서 강렬한 상호 작용을 한다는 것이 이미 증명되었습니다. 자연 원자와 자연광 사이의 상호 작용은 약한데 이는 자연 원자의 크기가 작기 때문입니다. 초전도 큐비트는 인공적인 데 규모는 0.1mm에 달할 수 있으며, 이는 쌍극자 모멘트와 극성을 크게 증가시킬 수 있고 빛과 물질의 강력한 상호 작용을 할 수 있습니다.”라고 알렉세이 우스티노프는 말했습니다. 초전도 재료 실험실의 책임자인 슝 호우스는 러시아 양자 센터의 책임자이기도 한데 또한 이 연구의 공동 저자이기도 합니다.
초전도 큐 비트는 선도적인 큐 비트 모드를 나타내며 현재 산업계와 학계에서 양자 컴퓨팅 애플리케이션을 추구하고 있습니다. 그러나 작동하려면 밀리 켈빈 (mK) 온도가 필요합니다. 기존 초전도 양자 장치 중 가장 강력한 장치는 100큐 비트 미만입니다.
큐 비트가 증가함에 따라 양자 컴퓨터의 연산 수는 기하 급수적으로 증가하지만 양자 컴퓨터가 통합할 수 있는 최대 큐 비트 수는 냉장고 크기에 따라 제한됩니다. 이런 냉장고는 양자 컴퓨터를 작동 온도로 냉각시키는 데 사용됩니다.
이를 염두에 두고 과학계의 최근 노력은 한 냉장고에서 다른 냉장고로 양자 신호를 전송하여 양자 컴퓨터의 처리 능력을 향상시키는 데 집중을 했습니다. 이런 전송을 설계하기 위해 과학자들은 8개의 초전도 트랜스 큐 비트 배열을 공통 도파관과 결합했습니다. 이런 구조는 광파와 같은 파동을 안내 할 수 있습니다.
“각 큐 비트에 전용 자기 편향 라인을 사용하여 전이 주파수 제어를 설정했습니다. 실험을 통해 도출되고 확인되었으며, 다중 큐 비트는 무제한 범위의 광자 매개의 효과적인 상호 작용을 얻습니다. 이는 큐 비트 사이의 거리에 따라 조정할 수 있습니다. ”라고 Alexey Ustinov는 말했습니다.
이 작업의 회로는 1개와 2개의 큐 비트 실험을 성숙한 양자 초전도 재료로 까지 확장합니다. 이로 인해 초전도 도파관 양자 전기 역학의 대규모 적용을 위한 길을 열었습니다.
출처 : 왕이-대미생활관
