A Chalmers Műszaki Egyetem kutatói kifejlesztettek egy intelligens erősítőt kvantumszámítógépekhez. Ez az új konstrukció csak tizedannyi energiát fogyaszt, mint a jelenlegi legjobb erősítők.
- Kvantumszámítógépek → rendkívül összetett problémákat oldanak meg.
- Erősítők kellenek hozzájuk → de ezek hőt termelnek, ami károsítja a kubitokat.
- Új svéd erősítő → 90%-kal kevesebb energiát fogyaszt.
- Csak akkor aktiválódik, amikor szükséges → kevesebb interferencia, nagyobb pontosság.
- Kulcsfontosságú fejlesztés a kvantumszámítások terjedése szempontjából.
- Felgyorsíthatja az AI, az egészségügy és a kriptográfia fejlődését.
Intelligens erősítő több qubithez a jövő kvantumszámítógépeiben
A kvantumszámítógépek ígéretesek a tudomány és a technológia átalakításában, olyan problémák megoldásában, amelyekkel a mai szuperszámítógépek nem tudnak megbirkózni. Ahhoz, hogy ez lehetséges legyen, elengedhetetlen a qubitek, a kvantuminformáció alapegységei által generált adatok helyes olvasása. De ennek a folyamatnak van egy közvetlen ellensége: a hő.
A hő kihívása a kvantumszámításban
Az erősítők szükségesek a kubitokból érkező rendkívül gyenge jelek olvasásához. Az erősítés során azonban hőt is generálnak. Ez a hő zavarja a kvantumállapotokat, ami egy dekoherencia nevű jelenséget okoz, amely megsemmisíti az információt. Ez az egyik fő akadálya a kubitok számának növelésének és a kvantumszámítógépek teljesítményének javításának.
Áttörés Svédországból
A Chalmers Műszaki Egyetem (Svédország) kutatói kifejlesztettek egy intelligens erősítőt, amely csak tizedannyi energiát fogyaszt, mint a jelenleg elérhető legjobb erősítők. Ezenkívül csak akkor aktiválódik, amikor valóban szükség van rá, ami jelentősen csökkenti a hőtermelést.
Hogyan működik az új erősítő?
A hagyományos erősítőkkel ellentétben ez az eszköz impulzusos üzemmódban működik. Ez azt jelenti, hogy nem folyamatosan bekapcsolt, hanem 35 nanoszekundum alatt reagál, amikor jelimpulzust észlel. Az ultragyors reakció elérése érdekében a mérnökök genetikus programozási algoritmusokat használtak, amelyek valós időben optimalizálják az aktiválást.
Ezen a felépítésen alapuló új zajmérési és erősítőerősítés-mérési technikát is kifejlesztettek, ami kulcsfontosságú az eszköz hatékonyságának ellenőrzéséhez.
Döntő lépés a nagyobb kvantumszámítógépek felé
Ez a fejlesztés nem csupán egy apróbb javítás. Kulcsfontosságú a kvantumszámítás jövője szempontjából. Ahogy egyre nagyobb kubitok számának elérése a cél, elengedhetetlen lesz olyan erősítők használata, amelyek nem veszélyeztetik a rendszer stabilitását.
A munka a Wallenberg Centre for Quantum Technology keretében, a WiTECH és a Smarter Electronic Systems program támogatásával, a svéd Low Noise Factory AB vállalattal együttműködésben valósult meg.
A technológia potenciálja
A hatása túlmutat a technikai területen. Az ilyen típusú innováció elengedhetetlen ahhoz, hogy a kvantumszámítógépek megoldást találjanak olyan globális kihívásokra, mint:
- A megújuló energiaforrásokból működő villamos hálózatok optimalizálása.
- Fenntartható anyagok és új katalizátorok tervezése.
- Kvantumszimuláció kibocsátásmentes kémiai reakciókhoz.
- Az adatközpontok energiafogyasztásának csökkentése.
- Új gyógyszerek fejlesztése kevesebb teszteléssel és hulladékkal.
Ezenkívül az energiafogyasztás és a szélsőséges hűtőrendszerek iránti igény csökkentésével minimalizálható a jövőbeli kvantumszámítógépek ökológiai lábnyoma.
Ez az erősítő nem csak a kvantumtechnológiát fejleszti. Kulcsfontosságú lépés egy hatékonyabb, skálázhatóbb és környezetbarátabb számítástechnikai jövő felé.
