ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова» и МГТУ им. Н.Э. Баумана разработали модуль считывания на базе широкополосных параметрических криоусилителей для высокоточного считывания состояний кубитов. Коэффициент усиления устройств превышает 15 дБ в широкой полосе рабочих частот свыше 500 МГц при мощности насыщения 100 дБм и шумовой температуре системы на уровне теоретического предела порядка 350 милликельвин. По словам разработчиков, новый модуль считывания позволяет в 10 раз повысить точность считывания состояний сверхпроводниковых кубитов при реализации сложных квантовых алгоритмов. Модуль создан в исследовательском центре «Функциональные Микро/Наносистемы» (НОЦ ФМН).
Главная задача модулей считывания — это обеспечение высокоточных измерений состояний кубитов без нарушения работы в ходе реализации квантовых алгоритмов. Сигналы, «поступающие» с кубитной схемы, сверхмаломощные (-130 дБм), и любой соизмеримый с ними приносимый шум, включая шум от использующихся в коммерчески доступных полупроводниковых усилителей, мешает точно услышать кубиты. На помощь приходят параметрические криоусилители, выступающие элементами первой ступени измерительного каскада. Один модуль считывания с криоусилителем работает с 10–15 кубитами, что требует создания серийной технологии изготовления устройств.
Илья Родионов
Директор НОЦ ФМН
«Создание параметрического криоусилителя для считывания сверхпроводниковых кубитов — нетривиальная и при этом важнейшая для квантового инжиниринга задача. Разрабатываемое устройство должно, с одной стороны, усиливать сигнал, а с другой — делать это без привнесения дополнительных помех. Нам удалось создать устройство, которое более чем в 20 раз увеличивает мощность сигнала и при этом „сжимает“ шумы в системе до минимально возможных теоретически значений — квантового предела шумов. Благодаря запуску серийного выпуска таких усилителей в нашем центре, сегодня мы можем предложить ведущим российским компаниям продуктовую линейку сверхвысокоэффективных модулей считывания для сверхпроводниковых квантовых компьютеров»
Команда НОЦ ФМН разработала широкополосный параметрический криоусилитель, с экспериментально подтверждёнными характеристиками параметрических криоусилителей на уровне ведущих мировых групп.
Дизайн чипа и технология параметрических криоусилителей, разработанных НОЦ ФМН, представляет собой конструкцию, состоящую из массива сверхпроводниковых «улиток» (SNAIL — Superconducting Nonlinear Asymmetric Inductive eLements, сверхпроводниковый нелинейный ассиметричный индуктивный элемент) на джозефсоновских переходах, и микрополосковых резонаторов. В качестве диэлектрического слоя конденсатора в устройстве используется кремниевая подложка. Благодаря этой подложке команде удалось существенно упростить технологический маршрут изготовления, повысив качество. Как утверждают создатели, предложенная технология требует стандартного набора технологического оборудования, необходимого для создания сверхпроводниковых квантовых схем.
Разработанная технология базируется на алюминиевой платформе. Эти платформы считаются перспективными разработками для создания высококогерентных квантовых процессоров и параметрических усилителей.
Источник: habr.com
Похожие новости:
«Бауманка» заявила о запуске производства сверхпроводниковых квантовых процессоров и рассказала о технологии их создания
«Баумнка» заявила о запуске производства сверхпроводниковых квантовых процессоров и рассказала о технологии их создания
НОЦ ФМН представил новую технологию создания фотонных интегральных схем
Microsoft и Quantinuum заявили о прорыве в коррекции ошибок при квантовых вычислениях