新的超导温度计可以加速量子计算机开发

研究人员research-intensive university located in Gothenburg, Sweden that was founded in 1829 following a donation by William Chalmers, a director of the Swedish East India Company. It focuses on technology, science, architecture, and shipping." class="glossaryLink ">查尔摩工业大学，瑞典哥德堡开发了一种新型的温度计，可以简单且快速地测量量子计算期间的温度极高准确性。突破提供了一个基准测试工具量子计算值得的价值 - 并在令人兴奋的量子热力学领域进行实验。

量子计算机中的一个关键部件是引导波形的同轴电缆和波导结构，并充当量子处理器和控制它的经典电子之间的重要连接。微波脉冲沿着波导行进到量子处理器，并沿途冷却至极低的温度。波导还衰减并滤除脉冲，使极性敏感的量子计算机能够使用稳定的量子状态。

为了最大限度地控制这种机制，研究人员需要确保这些波导由于电子的热运动在它们发送的脉冲顶部而导致的噪音。换句话说，它们必须测量微波波导的冷端处的电磁场的温度，控制脉冲被传送到计算机的QUBITS的点。在尽可能低的温度下工作最大限度地减少了引入QUBITS中误差的风险。

到目前为止，研究人员只能间接测量该温度，延迟相对较大。现在，通过Chalmers研究人员的新型温度计，可以直接在波导的接收端测量非常低的温度 - 非常准确地和极高的时间分辨率。

“我们的温度计是超导电路，直接连接到正在测量的波导的末端。这是相对简单的 - 可能是世界上最快，最敏感的温度计在Millikelvin Scale，“Chalmers理工大学Quantum Technology实验室助理教授Simone Gasparinetti Simone Gasparinetti说。

用于测量量子计算机性能很重要

WALLENBERG中心的研究人员WACQT的目标是基于超导电路构建量子计算机 - 至少有100个功能良好的QUBITS，在2030年之前执行正确的计算。它需要处理器工作温度接近绝对零度，理想下来至10 millikelvin。新的温度计为研究人员提供了一个重要的工具，用于测量其系统的良好以及存在的缺点 - 能够改进技术的必要步骤，实现目标。

“一定的温度对应于给定数量的热光子，并且该数量随温度指数降低。如果我们成功降低了波导达到10毫克地区的温度，我们的额度差错的风险大幅度减少，“Chalmers理工大学的微生能和纳米科学系教授，和Wacqt的领导者。

对于需要能够保证其组件质量的供应商也是必要的，精确的温度测量，例如用于处理向量子状态的信号的电缆。

量子热力学领域的新机遇

Quantum机械现象，如叠加，纠缠和干式静力，这意味着不仅是未来计算，而且潜在地也是热力学的革命。在纳米尺度在纳米级工作时，热力学定律可能会在某种程度上变化，这可能会被利用，以产生更强大的发动机，更快充电的电池等等。

“15 - 20年来，人们研究了热力学的定律如何通过量子现象进行修改，但是在热力学中寻找真正的量子优势仍然是开放的，”最近开始自己的研究小组和计划的Simone Gasparinetti说用新的实验贡献这一搜索。

例如，新的温度计可以从用作量子热发动机或冰箱的电路测量热微波的散射。

“制定经典热力学的标准温度计是基础。未来，我们希望未来我们的温度计将被视为发展量子热力学的关键，“Chalmers理工大学纳米科学系博士生Marco Scigliuzzo，博士生说。

参考：Marco Scigliuzzo，Andreas Bengtsson，Jean-Claude Besse，Andreas Wallraff，andreas Wallraff，Persemone Gasparinetti，192020年12月17日，Andreas Wallraff，andreasson，物理评论X.。
DOI：10.1103 / physrevx.10.041054

更多关于：主要温度计如何工作

新颖的温度计概念依赖于来自在共振驱动的量子发射器之间的相干和非相干散射之间的相互作用。发射器强烈地连接到正在测试的波导的末端。波导中的热光子导致相干散射信号中的可测量下降，其连续地记录。以这种方式，可以读取微波波导的传播模式中的光子的数量 - 这对应于温度。Chalmers研究人员的实施，它使用在Gigahertz频率下操作的超导电路，提供简单性，大带宽，高灵敏度和可忽略不计的功耗。