Tóm tắt

Liên kết với Nakamura Shuji, nhóm nghiên cứu tỷ lệ kèo nhà cái Phòng nghiên cứu Tiêu chuẩn Đo lường Vật lý của Viện Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Nâng cao (sau đây gọi là "AIST" sự hấp thụ

SuperConductorvàdây dẫn bình thườngCó thể các mạch điện làm mát bằng điện được đặt tỷ lệ kèo nhà cái môi trường cực kỳ đông lạnh thông qua sự hấp thụ photon tỷ lệ kèo nhà cái những năm gần đây, sự hấp thụ của các photon đã được sử dụngQubit siêu dẫndự kiến ​​sẽ hữu ích tỷ lệ kèo nhà cái việc cải thiện các lỗi là một thách thức đối với các máy tính lượng tử siêu dẫn Tuy nhiên, cho đến bây giờ, chúng tôi chưa thể đo với độ chính xác cao có bao nhiêu photon tỷ lệ kèo nhà cái mạch ngay sau khi hấp thụ photon

Lần này, bằng cách đo lường sự thay đổi tần số kích thích của qubit siêu dẫn sau khi hấp thụ photon, chúng tôi đã phát hiện một lượng nhỏ năng lượng nhỏ hơn một photon còn lại tỷ lệ kèo nhà cái mạch điện ngay sau khi làm mát với tốc độ cao và độ chính xác cao Do đó, chúng tôi đã xác nhận rằng công nghệ làm mát mạch lượng tử này có hiệu quả ngay cả đối với các mạch điện tỷ lệ kèo nhà cái vùng lượng tử nơi số lượng photon nhỏ hơn một Nghiên cứu này sẽ dẫn đến việc đánh giá chính xác khả năng làm mát của các công nghệ làm mát mạch lượng tử sử dụng sự hấp thụ photon và phát triển các thiết bị làm mát mạch lượng tử tối ưu Hơn nữa, tỷ lệ kèo nhà cái tương lai, chúng tôi sẽ sử dụng công nghệ làm mát mạch lượng tử này để tăng tốc độ nhanh hơn và cao hơnCaithnessChúng tôi đang tiến hành nghiên cứu nhằm mục đích công nghệ khởi tạo Qubit và cải thiện rò rỉ trạng thái Qubit

Xin lưu ý rằng chi tiết về công nghệ này sẽ có sẵn vào ngày 10 tháng 1 năm 2025 (giờ trung tâm)「Ứng dụng đánh giá vật lý"Tạp chíđã được thực hiện

Vui lòng tham khảo phần được gạch chân [Thuật ngữ]

Bối cảnh xã hội phát triển

tỷ lệ kèo nhà cái các mạch điện quy mô micromet được chế tạo bằng các kỹ thuật chế tạo vi mô, hiện tượng cơ học lượng tử xuất hiện ở nhiệt độ cực kỳ gây đông Sử dụng điều này, công nghệ lượng tử đang thu hút sự chú ý trên toàn thế giới khi nó nhận ra sức mạnh tính toán và độ nhạy đo lường không thể đạt được với các công nghệ thông thường tỷ lệ kèo nhà cái những năm gần đây, người ta đã chứng minh rằng các yếu tố (các mối nối siêu dẫn và bình thường) được liên kết với chất siêu dẫn và dây dẫn bình thường có khả năng hấp thụ photon tỷ lệ kèo nhà cái mạch lượng tử, và nghiên cứu đang được thực hiện như được gọi là bộ làm mát mạch lượng tử (QCR) Ví dụ, QCR này được sử dụng để giới hạn các photoncộng hưởng, nó có thể lấy năng lượng từ qubit và nhanh chóng khởi tạo qubit Hiện đang được phát triểnHiệu chỉnh lỗi lượng tửYêu cầu khởi tạo lặp đi lặp lại của các qubit, do đó, việc hiện thực hóa công nghệ khởi tạo Qubit nhanh, có độ chính xác cao được chờ đợi Mặc dù làm mát mạch lượng tử là một cách đầy hứa hẹn để đạt được sự khởi tạo nhanh như vậy của các qubit, nhưng không thể điều tra được bao nhiêu năng lượng (photon) vẫn còn tỷ lệ kèo nhà cái bộ cộng hưởng ngay sau khi hấp thụ năng lượng (photon) từ bộ cộng hưởng bằng QCR Điều này là do các phép đo năng lượng đã được sử dụng tỷ lệ kèo nhà cái nghiên cứu về làm mát mạch lượng tử chắc chắn đã ảnh hưởng đến ảnh hưởng của nhiễu của các bộ khuếch đại được đặt tỷ lệ kèo nhà cái các mạch đo lớn hơn hàng chục lần lớn hơn lượng hấp thụ photon Năng lượng còn lại tỷ lệ kèo nhà cái bộ cộng hưởng có thể khiến qubit bị trục trặc, do đó, công nghệ là cần thiết để đo năng lượng còn lại tỷ lệ kèo nhà cái bộ cộng hưởng ở tốc độ cao và độ nhạy cao sau khi làm mát

Lịch sử nghiên cứu

Đại học Khoa học AIST và Tokyo đã phát triển một công nghệ cho phép hiệu suất Qubit siêu dẫn được khởi tạo ở tốc độ cao và độ trung thực cao mà không làm giảm hiệu suất của các bài hát siêu dẫn thông qua các điểm nối siêu dẫn và chuyển hóa bình thường (Báo chí AISode được công bố vào ngày 31 tháng 10 năm 2023）。

113689_113799

Xin lưu ý rằng nghiên cứu và phát triển này đã được cấp bởi quỹ tài trợ của JSPS Kagaku 20KK0335 và 20H02561

Nội dung nghiên cứu

tỷ lệ kèo nhà cái nghiên cứu này, chúng tôi đã chế tạo một yếu tố tỷ lệ kèo nhà cái đó một "bộ cộng hưởng siêu dẫn", "điểm nối siêu dẫn/bình thường" và "qubit siêu dẫn" đã được ghép nối và tiến hành một thí nghiệm (Hình 1) Đại học Khoa học AIST và Tokyo cùng phát triển yếu tố và tiến hành các thí nghiệm chung tại một cơ sở AIST

Người ta biết rằng khi một qubit siêu dẫn được đặt tỷ lệ kèo nhà cái môi trường trường điện từ được tạo ra bởi lò vi sóng, vv, tần số cộng hưởng thay đổi tỷ lệ thuận với năng lượng (số lượng photon) được giữ bởi môi trường trường điện từ tỷ lệ kèo nhà cái nghiên cứu này, chúng tôi đã đánh giá năng lượng có tỷ lệ kèo nhà cái bộ cộng hưởng bằng cách đặt qubit siêu dẫn này vào bộ cộng hưởng siêu dẫn được làm mát bởi QCR

tỷ lệ kèo nhà cái thí nghiệm, trước tiên chúng tôi đã tiến hành một thí nghiệm tỷ lệ kèo nhà cái đó các photon được tiêm vào bộ cộng hưởng siêu dẫn từ bên ngoài bằng lò vi sóng, và sau đó các photon được tiêm được hấp thụ bằng cách hấp thụ siêu dẫn và các điểm nối phát hành bình thường hoạt động như QCR Hơn nữa, số lượng photon được đánh giá ngay sau khi hấp thụ photon bằng cách tiếp nối bằng cách đo sự thay đổi tần số cộng hưởng của qubit được ghép tĩnh điện với bộ cộng hưởng (Hình 2) tỷ lệ kèo nhà cái thí nghiệm, thời gian làm mát với QCR được thay đổi để đo lường sự thay đổi thời gian về số lượng photon tỷ lệ kèo nhà cái bộ cộng hưởng Do đó, người ta thấy rằng ba photon được vi sóng đưa vào bộ cộng hưởng siêu dẫn có thể được giảm xuống dưới 0,07 tỷ lệ kèo nhà cái khoảng 50 nano giây (một nano giây là một tỷ giây) Điều này chỉ ra rằng các photon tỷ lệ kèo nhà cái bộ cộng hưởng siêu dẫn được giảm nhanh hơn khoảng 15 lần so với khi sử dụng QCR

Nghiên cứu này cũng chứng minh rằng ít photon hơn được kích thích nhiệt tỷ lệ kèo nhà cái bộ cộng hưởng, ít hơn một hạt, có thể được giảm bằng cách làm mát mạch lượng tử tỷ lệ kèo nhà cái thí nghiệm này, thiết bị được làm mátTủ lạnh pha loãngđã được thay đổi, và ít hơn một photon được đưa nhiệt vào bộ cộng hưởng Hơn nữa, các photon được kích thích nhiệt tỷ lệ kèo nhà cái bộ cộng hưởng đã được hấp thụ tỷ lệ kèo nhà cái khoảng 100 nano giây bằng các điểm nối siêu dẫn và dẫn truyền bình thường, và số lượng photon được đo bằng cách sử dụng các qubit siêu dẫn Do đó, lần đầu tiên người ta thấy rằng ngay cả một số lượng nhỏ các photon dưới một hạt cũng có thể làm giảm số lượng photon so với trước khi làm mát chỉ 100 nano giây (Hình 3) Nghiên cứu này ngụ ý rằng việc làm mát mạch lượng tử tốc độ cao có hiệu quả đối với các bộ cộng hưởng siêu dẫn tỷ lệ kèo nhà cái vùng lượng tử nơi số lượng photon nhỏ hơn 1

Kế hoạch tương lai

tỷ lệ kèo nhà cái tương lai, chúng tôi sẽ sử dụng công nghệ đo lường này để phát triển và đánh giá các yếu tố nhằm đạt được khởi tạo độ trung thực nhanh hơn, cao hơn của các qubit siêu dẫn Hơn nữa, chúng tôi sẽ tiến hành nghiên cứu sẽ chứng minh tính hiệu quả của việc làm mát mạch lượng tử không chỉ tỷ lệ kèo nhà cái các qubit và bộ cộng hưởng siêu dẫn, mà còn tỷ lệ kèo nhà cái các mạch lượng tử được thực hiện với các vật liệu từ tính, và bằng cách triệt tiêu tác động của nhiệt và môi trường bên ngoài, điều này sẽ dẫn đến việc thực hiện công nghệ lượng tử

Thông tin bài viết

Tạp chí được xuất bản

Ứng dụng đánh giá vật lý

Tiêu đề của tờ giấy

Thăm dò điện lạnh mạch lượng tử nhanh tỷ lệ kèo nhà cái chế độ lượng tử

Tác giả

Shuji Nakamura, Teruaki Yoshioka, Sergei Lemziakov, Dmitrii Lvov, Hiroto Mukai, Akiyoshi Tomonaga

doi

doi: 101103/Physrevapplied23L011003

Thuật ngữ

Superconductor/Dây dẫn bình thường
Vật liệu gây ra điện trở về 0 khi nhiệt độ được hạ xuống được gọi là chất siêu dẫn và các vật liệu không gây ra điện trở bằng 0 được gọi là dây dẫn bình thường

Qubit siêu dẫn
Một qubit, đơn vị thông tin lượng tử nhỏ nhất, được thực hiện bằng cách sử dụng một siêu dẫn

CAGENESS
Một biện pháp cho thấy mức độ chính xác của trạng thái mục tiêu dự định có thể đạt được thông qua thao tác lượng tử

cộng hưởng
Một thiết bị bẫy ánh sáng và sóng điện từ của một bước sóng cụ thể

Sửa lỗi lượng tử
Một công nghệ phát hiện và sửa lỗi do tiếng ồn môi trường và các lỗi hoạt động tỷ lệ kèo nhà cái tính toán lượng tử và duy trì trạng thái lượng tử chính xác Điều này cho phép tính toán dài hạn và các hoạt động lượng tử quy mô lớn

Tủ lạnh pha loãng
Một thiết bị sử dụng các đồng vị ổn định của helium, helium 3 (3he) và helium 4 (4he) để tạo ra các trạng thái cực kỳ gây đông của 10 milikelvin (milli là một tỷ lệ kèo nhà cái 1000) Nó được sử dụng tỷ lệ kèo nhà cái các thí nghiệm lượng tử, vv