Kvanttilaskennan uskotaan mullistavan tulevaisuudessa monta sellaista laskennan aluetta, johon perinteinen elektroniikka ei oikein taivu. Kubittien käsittely kvanttikoneissa tapahtuu äärimmäisen matalissa lämpötiloissa. Nyt ruotsalaistutkijat ovat kehittäneet uuden mittarin näiden alhaisten lämpötilojen mittaamiseen.
Chalmersin tutkijoiden kheittämä lämpömittarin mittaa lämpötilaa helposti ja nopeasti kvanttilaskelmissa erittäin suurella tarkkuudella. Läpimurto on arvokas kaikille, jotka kehittävät suprajohtavia kvanttitietokoneita ja niiden komponentteja.
Kvanttitietokoneiden keskeisiin komponentteihin kuuluvat koaksiaalikaapelit ja aaltojohteet eli rakenteet, jotka välittävät mikroaaltosignaaleja ja yhdistävät kvanttitietokoneen ja sitä ohjaavaa klassista elektroniikkaa. Mikroaaltopulssit kulkeutuvat kvanttiprosessorin aaltojohdoissa ja ne jäähdytettään matkalla erittäin alhaisiin lämpötiloihin. Aaltojohteet vaimentavat ja suodattavat pulsseja ja antavat erittäin herkälle kvanttitietokoneelle mahdollisuuden käsitellä vakaita kvanttitiloja kvanttibiteissään.
Jotta mekanismia voidaan hallita mahdollisimman hyvin, tutkijoiden on oltava varmoja siitä, että nämä aaltojohteet eivät lisää elektronien lämpöliikkeistä johtuvaa melua kvanttitietokoneen ohjaamiseen tarvittaviin pulsseihin. Heidän on siis mitattava sähkömagneettisten kenttien lämpötila mikroaaltojohtimien kylmässä päässä, siellä, missä ohjauspulssit toimitetaan tietokoneen kvanttibitteihin. Työskentely alhaisimmassa mahdollisessa lämpötilassa minimoi virheen aiheuttamisen riskin kvanttibitteihin.
Toistaiseksi tutkijat ovat pystyneet mittaamaan tämän lämpötilan vain epäsuorasti, suhteellisen suurella viiveellä. Chalmersin tutkijoiden uudella lämpömittarilla voidaan hyvin matalat lämpötilat mitata suoraan aaltojohdon vastaanottopäässä erittäin tarkasti ja nopeasti.
- Lämpömittarimme on suprajohtava piiri, joka on kytketty suoraan mitattavan aaltojohteen päähän. Se on suhteellisen yksinkertainen - ja luultavasti maailman nopein ja herkin lämpömittari tätä tarkoitusta varten kyetessään mittaamaan lämpötiloja millikelvinien tasolla, kertoo Chalmersin mikrotekniikan ja nanotieteiden laitoksen tutkimusassistentti Simone Gasparinetti.
Wallenbergin kvanttitekniikan keskuksen (WACQT) tutkijoiden tavoitteena on rakentaa suprajohtaviin piireihin perustuva kvanttitietokone, jossa on vähintään 100 hyvin toimivaa kubittia. Siinä prosessorin käyttölämpötilan pitää olla lähellä absoluuttista nollapistettä, mieluiten 10 millikelviinin luokkaa. Uusi lämpömittari antaa tutkijoille tärkeän työkalun niiden järjestelmien kunnon ja puutteiden mittaamiseen - välttämätön askel tekniikan parantamiseksi ja tavoitteen saavuttamiseksi.
