Новый термометр сделает квантовые вычисления эффективнее

Шведские физики разработали новый термометр, который может просто и быстро измерять температуру в квантовом компьютере с чрезвычайно высокой точностью.

Чтобы избежать ошибок при работе квантового компьютера, важно как можно более точно измерять температуру волноводов. Теперь физики создали устройство, которое позволяет делать это в разы быстрее аналогов

Ключевыми компонентами квантовых компьютеров являются коаксиальные кабели и волноводы — структуры, которые направляют волны и связывают квантовый процессор с классической электроникой, управляющей им. Сверхвысокочастотные импульсы перемещаются по волноводам к квантовому процессору. Волноводы вблизи процессора охлаждаются до криогенных температур. Эти структуры также немного ослабляют сигнал от классической электроники и фильтруют импульсы, позволяя чрезвычайно чувствительному квантовому компьютеру работать со стабильными квантовыми состояниями.

Чтобы добиться максимального контроля процессов в квантовом компьютере, исследователи должны быть уверены, что волноводы не создают шум из-за теплового движения электронов внутри них. Для этого физики измеряют температуру электромагнитных полей на холодном конце этих тонких проводов — в точке, где управляющие импульсы поступают на кубиты компьютера. Работа при минимально возможной температуре позволяет снизить риск появления ошибок в вычислениях.

До сих пор исследователям удавалось измерять эту температуру лишь косвенными методами и с большой временной задержкой. Теперь ученые из Университета Чалмерса создали устройство, которое способно измерять температуру непосредственно на приемном конце волновода с высокой точностью и за очень короткое время.

Новый термометр представляет собой сверхпроводящую цепь, соединенную с концом измеряемого волновода. Это относительно простой, самый быстрый и чувствительный термометр для квантовых компьютеров на сегодняшний день. Он способен делать измерения с точностью до 1 микрокельвина. Новое устройство может, например, измерять рассеяние тепловых микроволн от квантового теплового двигателя или холодильника.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review X.

Фото: Chalmers University of Technology