Kriogeni kabeli u razvoju kvantnih sustava
- Objavljeno u Znanost
Za razvoj kvantnih sustava nužno je okruženje u kojem je krhka priroda kvantnih bitova (kubita) stabilizirana, a toplinski šum (fluktuacije struje/napona) svojstven supravodljivoj elektronici prigušen. To okruženje zahtijeva kriogene temperature, one u rasponu od 5 do 10 milikelvina, hladnije od ekstremnih temperatura koje se susreću u svemiru. Hladnjaci za razrjeđivanje (engl. dilution refrigerators) stvaraju ovaj potrebni kriogeni uvjet.
Hladnjaci za razrjeđivanje koji se koriste za kvantna istraživanja i razvoj, trebaju sustav ožičenja koji može raditi na kriogenim temperaturama, održavati energetski učinkovitu istosmjernu struju i podržavati brzi prijenos podataka.
Istraživači u MIT Lincoln Laboratoriju izradili su prototipove fleksibilnih, trakastih, niskofrekventnih (LF) kabela koji ne samo da zadovoljavaju te zahtjeve, već su i kompatibilni s komercijalnim procesima proizvodnje tiskanih pločica.
Maybell Quantum, tvrtka sa sjedištem u Coloradu koja isporučuje hardver za razvoj kvantnih sustava, licencirala je dizajn ovih kabela i prilagođava ih za upotrebu u svojim hladnjacima za razrjeđivanje.
Tim je odabrao konfiguraciju trakastog kabela s vodljivim slojevima postavljenim između fleksibilnih polimernih slojeva koji štite od elektromagnetskih smetnji (također poznatih kao preslušavanje). Trakasti kabeli nude konzistentnost na različitim frekvencijama i minimalan gubitak signala. Novi kabeli dizajnirani su za veliki broj istovremenih prijenosa signala, podržavaju rad istosmjernom strujom bez zagrijavanja kriogenog okruženja i omogućuju lakšu integraciju u hardver nego što je to moguće s krhkim koaksijalnim kabelima.
„Ako želite skalirati na stotine čipova, potrebni su vam međusobni spojevi koji mogu pouzdanije obraditi više signala. Zato su nam kabeli Lincoln Laboratoryja toliko uzbudljivi jer omogućuju istinsku skalabilnost“, kaže Kyle Thompson, osnivač i glavni tehnološki direktor tvrtke Maybell Quantum. „Vjerujemo da će ova tehnologija značajno poboljšati naše sustave i ojačati širi američki kvantni ekosustav premještanjem inovacija financiranih od strane savezne vlade u američku proizvodnju.“