1773997047
2026-03-20 08:31:00
OQC разработала и продемонстрировала встроенные трехмерные фильтры, предназначенные для противодействия эффекту затухания Парселла в сверхпроводящих квантовых процессорах, что является значительным шагом на пути к масштабируемым и быстрым квантовым вычислениям. Эффект Перселла приводит к затуханию возбуждения кубита во время процесса считывания, создавая компромисс между скоростью измерения и когерентностью кубита; Новые фильтры OQC призваны улучшить этот баланс без увеличения физического размера процессора. В отличие от существующих технологий, которые часто требуют дополнительных этапов изготовления, эти фильтры интегрируются непосредственно в корпус многослойной печатной платы, что является первой опубликованной работой в этой области. «Фильтрация Перселла стала широко распространенным инструментом, используемым для защиты кубитов от нежелательной радиационной релаксации через каналы считывания и обеспечения быстрого считывания», — отмечает OQC, предполагая, что это нововведение решает постоянную проблему увеличения времени жизни кубитов и масштабирования квантовых платформ.
Декогеренция сверхпроводящего кубита и эффект Перселла
Сверхпроводящие кубиты, ведущая технология квантовых вычислений, сталкиваются с постоянной проблемой: сохранением тонких квантовых состояний, необходимых для обработки информации. Эти кубиты, славящиеся своей скоростью, масштабируемостью и универсальностью, по своей природе подвержены декогеренции, потере квантовой информации из-за релаксации энергии и шума окружающей среды. Успешная подготовка, манипулирование и, что особенно важно, считывание квантовой информации имеют важное значение, однако сохранение этих хрупких состояний на протяжении всего процесса остается серьезным препятствием для создания масштабируемых систем. Ключевое препятствие возникает при считывании, когда состояние кубита определяется путем измерения его взаимодействия с резонатором. В этом процессе измерения возникает эффект Парселла — механизм, при котором возбуждения кубита затухают непосредственно в каналах считывания. Контроль этого эффекта имеет первостепенное значение для достижения отказоустойчивых квантовых вычислений, и недавнее исследование OQC решает эту проблему с помощью нового подхода к фильтрации Перселла.
Это позволяет считывать состояние кубита с частотным мультиплексированием, поддерживая до девяти каналов считывания и сохраняя компактность. «3D-дизайн не увеличивает физическую площадь устройства, поскольку он полностью вписывается в площадь самой компоновки кубитов», демонстрируя масштабируемое решение для более крупных кубитных чипов без увеличения сложности производства. Результаты показывают явное увеличение времени жизни кубита, что обеспечивает более надежные и эффективные квантовые вычисления.
3D-интегрированные фильтры печатных плат для мультиплексирования считывания
Фильтры, имеющие форму треугольных копланарных патч-антенн и расположенные в качестве среднего уровня в трехслойном стеке печатной платы, предназначены для работы на частоте 10 ГГц с полосой пропускания 3 дБ 0,88 ГГц, эффективно пропуская полезные сигналы и блокируя нежелательные частоты. «Поскольку каждый фильтр может одновременно подключать до девяти резонаторов считывания, также возможно мультиплексное считывание», — отмечает команда, подчеркивая потенциал масштабируемости по мере перехода квантовых компьютеров к отказоустойчивой работе. Исследование, подробно описанное в препринте, опубликованном на arXiv, предлагает путь к созданию более надежных и масштабируемых квантовых систем без ущерба для согласованности или увеличения производственных затрат.
Однако, несмотря на то, что эффект Перселла в значительной степени смягчается, площадь созданных фильтров часто превышает размер самого кубита и приводит к увеличению размера квантового процессора.
Полосовые фильтры 10 ГГц обеспечивают масштабируемое считывание кубитов
OQC решает фундаментальную задачу сверхпроводящих квантовых вычислений: поддержание когерентности кубитов во время считывания, и для этого разработала новые интегрированные 3D-фильтры. Хотя сверхпроводящие кубиты обладают преимуществами в скорости и масштабируемости, их чувствительность к декогеренции, энергетической релаксации и шуму требует инновационных решений для сохранения квантовых состояний во время вычислений и измерений. Современные методы фильтрации Перселла часто включают компромисс между скоростью измерения и когерентностью кубитов или требуют увеличения размера процессора. «Форма выбрана так, чтобы максимизировать охват нескольких кубитов, сохраняя при этом симметрию для мозаики», — объясняют исследователи, добавляя, что положение среднего слоя защищает от перекрестных помех. Моделирование и измерения с помощью 35-кубитного чипа продемонстрировали эффективность встроенных фильтров, обеспечивающих считывание с частотным мультиплексированием и поддержкой до девяти каналов.
Эта масштабируемость имеет решающее значение по мере продвижения квантовых вычислений к отказоустойчивым системам. «Все кубиты можно считывать с помощью этой технологии на основе печатной платы, и результаты показывают явное увеличение срока службы кубитов», — сообщает команда, подчеркивая потенциал улучшенной модульности устройств и возможности повторного использования упаковки. Каро Эрман, коммерческий директор OQC, подчеркивает, что компания уделяет особое внимание поддержке доступа клиентов к их оборудованию.
#OQC #разрабатывает #встроенные #фильтры #для #противодействия #распаду #Пёрселла #квантовых #процессорах
Продолжение темы
