Сверхпроводящие схемы, которые проводят электричество без сопротивления, являются одними из самых перспективных технологий для квантовых вычислений и сверхбыстрых логических схем. Однако одной из главных сложностей является поиск практического способа работы с этими материалами, которые требуют чрезвычайно низких температур.
В стремлении найти решение этой проблемы команда исследователей под руководством профессора Хонга Танга разработала и успешно продемонстрировала устройство, которое предлагает жизнеспособное решение для передачи очень слабого сигнала от вычислительного устройства, работающего при криогенных температурах, к электронике при комнатной температуре. Это позволяет достичь быстрой передачи данных с минимальным энергопотреблением. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Photonics.
Практическое использование сверхпроводящих схем требует их подключения к электронике при комнатной температуре. Однако это в основном зависело от коаксиальных кабелей, которые имеют ограниченную пропускную способность и высокую теплопроводность — два фактора, которые сводят на нет преимущества сверхпроводящих схем.
Оптоволоконные линии связи предлагают перспективную альтернативу, так как они обеспечивают как высокую пропускную способность, так и низкую тепловую нагрузку. Однако строгие требования сверхпроводящих схем затрудняют использование фотонов для считывания сигналов. Исследователи предложили инновационное решение, которое сочетает в себе лучшие из существующих технологий для преодоления этого препятствия.
«Мы создали устройство, которое назвали сверхпроводящим электрооптическим модулятором», — объяснил Мохан Шен, ведущий автор исследования и аспирант в лаборатории Танга. «С его помощью, насколько нам известно, мы впервые провели чисто оптическое считывание сигнала с определённого типа сверхпроводящих схем, известных как устройства с быстрым одиночным квантовым потоком».
Профессор Хонг Танг отметил, что на данном этапе это всего лишь демонстрация оборудования, подтверждающая его работоспособность. Теперь, когда они достигли этого, исследователи нацелены на прямое продвижение квантовых вычислений. Следующим шагом будет использование этой технологии для взаимодействия с кубитами — квантовыми битами, которые хранят информацию.
«Мы надеемся, что сможем использовать это устройство, чтобы передавать квантовую информацию от квантовых компьютеров к классическим сетям», — заявил Танг.