Новый оптический фазовый модулятор может революционизировать квантовые технологии

Исследователи из Национальных лабораторий Сандия и Университета Колорадо в Боулдере разработали инновационный оптический фазовый модулятор, который имеет потенциал стать важным элементом для масштабируемых квантовых компьютеров. Этот модулятор, описанный в журнале Nature Communications, имеет толщину, почти в 100 раз меньшую, чем человеческий волос. Основным достоинством нового устройства является его способ производства. Чип изготовлен с использованием стандартных CMOS-технологий, применяемых для массового производства процессоров, что делает его удобным для серийного изготовления.

Устройство использует микроволновые колебания для точного управления лазерным светом, что является критически важным для работы квантовых вычислений, основанных на захваченных атомах или ионах. В таких системах каждый атом функционирует как кубит, и для их управления необходимы лазеры с высокой точностью настройки. Как пояснил ведущий автор исследования, Джейк Фридман, создание лазеров с очень точными частотными различиями является ключевым элементом для работы с квантовыми компьютерами.

Преимущество нового модулятора заключается в том, что он генерирует необходимые сдвиги частоты, потребляя в 80 раз меньше микроволновой энергии по сравнению с многими существующими коммерческими решениями. Низкое энергопотребление снижает выделение тепла, что позволяет разместить больше каналов управления на одном чипе. Профессор Мэтт Айхенфилд отметил, что технологии CMOS обладают наибольшей масштабируемостью среди изобретений человечества, и в будущем это позволит производить тысячи или миллионы идентичных фотонных устройств, что критически важно для квантовых вычислений.

В настоящее время команда учёных работает над созданием полностью интегрированных фотонных схем, которые будут объединять функционал генерации частоты, фильтрации и импульсного формирования на одном чипе. Следующий этап работы включает в себя тестирование новинки в сотрудничестве с компаниями, занимающимися разработкой квантовых компьютеров. Исследование поддерживается программой Quantum Systems Accelerator, финансируемой Министерством энергетики США.

Читайте также: