Технология микроволновой передачи данных устаревает: на смену приходит фотонный маршрутизатор, преобразующий кубиты в оптический сигнал.

Под руководством Ларко Лончара, физики из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук (SEAS) совершили прорыв в области квантовых вычислений, разработав фотонный маршрутизатор. Это устройство преобразует квантовые микроволновые сигналы в оптические импульсы, что может способствовать созданию глобальных квантовых сетей, использующих существующую оптоволоконную инфраструктуру. Новая технология позволит сделать квантовые компьютеры более практичными и масштабируемыми.

Квантовые компьютеры на основе сверхпроводящих микроволновых кубитов обладают преимуществами, такими как масштабируемость и совместимость с современными методами производства. Однако для работы таких кубитов требуются сложные системы охлаждения, что затрудняет масштабирование микроволновых систем. Разработанный фотонный маршрутизатор решает эту проблему, преобразуя микроволновые сигналы в световые импульсы, которые можно передавать по оптоволокну на большие расстояния с минимальными потерями.

Устройство представляет собой миниатюрный чип длиной 2 мм, размещённый на 2-сантиметровой подложке из ниобата лития. В ходе тестов удалось преобразовать микроволновую энергию в свет с эффективностью 1,18%, сохранив низкий уровень шумов. Это стало возможным благодаря сотрудничеству с Rigetti Computing, Чикагским университетом и MIT.

Использование оптических фотонов имеет ряд преимуществ, включая устойчивость к тепловому шуму и возможность передачи данных на большие расстояния с меньшими потерями. Фотонный маршрутизатор не только упрощает управление кубитами, но и делает возможной их связь через свет.

«Мы ещё далеки от полноценных квантовых сетей, но этот шаг приближает нас к цели», — говорит Хана Уорнер. Следующая цель команды — добиться стабильной генерации и передачи квантовой запутанности с помощью света.