- 큐 비트의 주파수 변화를 사용하여 양자 회로의 에너지 감소의 빠른 평가
- 바카라 규칙도 및 정상 교차로에 의해 광자 흡수 후 양자 회로에 남아있는 하나 미만의 광자의 에너지를 감지
- 더 빠르고 높은 충실도 큐 비트 초기화를위한 장치 개발에 기여합니다
양자 회로에서의 광자 흡수 및 에너지 측정의 개념 다이어그램
Nakamura Shuji와 관련하여, Nakamura Shuji와 관련하여, 바카라 커뮤니티의 물리 측정 표준 연구 부서 (이하 "AIST"), Tsai Zhang-Hen 교수 인 Tsai Zhang-Hen의 대학원생 인 Tsai Zhang-Hen의 대학원생 및 다른 사람들을위한 고중도 평가 기술을 개발했습니다
SuperConductor및정상 도체광자 흡수를 통해 극도로 극저온 환경에 배치 된 전기 냉각 전기 회로를 할 수 있습니다 최근 몇 년 동안, 이러한 광자 흡수가 사용되었습니다바카라 규칙도 큐 비트바카라 규칙도 양자 컴퓨터에 어려움을 겪는 오류를 개선하는 데 도움이 될 것으로 예상됩니다 그러나 지금까지 광자 흡수 직후 회로에 얼마나 많은 광자가 남아 있는지 높은 정확도로 측정 할 수 없었습니다
이번에는 광자 흡수 후 바카라 규칙도 쿼트의 여기 주파수의 변화를 측정함으로써, 우리는 고속과 높은 정확도로 냉각 직후에 전기 회로에 남은 광자보다 작은 광자를 감지했습니다 결과적으로, 우리는이 양자 회로 냉각 기술이 광자 수가 1보다 작 으면 양자 영역의 전기 회로에도 효과적임을 확인했습니다 이 연구는 광자 흡수와 최적의 양자 회로 냉각 장치의 개발을 사용하는 양자 회로 냉각 기술의 냉각 능력에 대한 정확한 평가로 이어질 것입니다 또한 앞으로이 양자 회로 냉각 기술을 사용하여 더 빠르고 빠른 속도를 높일 것입니다믿음우리는 큐 비트를 초기화하고 큐 비트 상태 누출 개선을 목표로하는 연구를 수행하고 있습니다
이 기술의 세부 사항은 2025 년 1 월 10 일 (중부 시간)에 제공 될 예정입니다물리 검토 적용"
9224_9455공진기를 통해 바카라 규칙도 큐 비트에 연결되면 큐 비트에서 에너지를 제거하고 큐 비트의 빠른 초기화를 허용합니다 현재 개발 중양자 오류 수정큐 비트의 반복 초기화가 필요하므로 빠르고 높은 충실도 큐 비트 초기화 기술이 기다리고 있습니다 양자 회로 냉각은 큐 비트의 빠른 초기화를 달성하는 유망한 방법이지만, QCR을 사용하여 공진기로부터 에너지 (광자)를 흡수 한 직후 공진기에 얼마나 많은 에너지 (광자)가 남아 있는지 조사 할 수 없었습니다 이는 양자 회로 냉각에 대한 연구에 사용 된 에너지 측정이 필연적으로 광자 흡수량보다 수십 번 더 큰 측정 회로에 배치 된 증폭기의 노이즈의 영향에 필연적으로 영향을 미쳤 기 때문입니다 공진기에 남아있는 에너지는 큐 비트가 오작동에이를 수 있으므로 공진기에 남은 에너지를 고속으로 그리고 냉각 후 높은 감도로 측정하는 기술이 필요합니다
AIST 및 도쿄 과학 대학교 과학 대학교 과학 대학은 바카라 규칙도 및 정상 전도 접합을 통해 바카라 규칙도 큐 비트 성능을 고속 및 높은 충실도로 초기화 할 수있는 기술을 개발했습니다 (Aisotech Press가 2023 년 10 월 31 일에 발표)
이번에는 바카라 규칙도 및 정상 전도 접합부가 공진기로부터 광자를 흡수 할 때 바카라 규칙도 큐 비트의 여기 주파수가 변화하는 현상에 초점을 맞추고, 광자 흡수 후 분광기 측정에 의해 공진기에 남아있는 광자 수를 측정했습니다
이 연구 개발은 JSPS Kagaku Grant Fund 20KK0335 및 20H02561에 의해 부여되었습니다
이 연구에서, 우리는 "바카라 규칙도 공진기", "바카라 규칙도/정상 접합"및 "바카라 규칙도 큐 비트"가 결합되어 실험을 수행하는 요소를 제조했습니다 (그림 1) AIST와 도쿄 과학 대학교 (University of Science of Science)는이 요소를 공동으로 개발하고 AIST 시설에서 공동 실험을 수행했습니다
그림 1 요소의 광학 현미경 사진
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
바카라 규칙도 큐 비트가 전자 레인지 등에 의해 생성 된 전자기장 환경에 배치 될 때, 공명 주파수는 전자기장 환경에 의해 보유 된 에너지 (광자 수)에 비례하여 변화하는 것으로 알려져있다 이 연구에서 우리는이 바카라 규칙도 큐 비트를 QCR에 의해 냉각 된 바카라 규칙도 공진기에 배치하여 공진기에 포함 된 에너지를 평가했습니다
실험에서, 우리는 먼저 광자를 전자 레인지를 사용하여 외부로부터 바카라 규칙도 공진기에 주입 한 다음, 주입 된 광자를 QCR로서 작용하는 바카라 규칙도 및 정상 전도 접합에 의해 흡수 된 실험을 수행했다 또한, 공진기에 정전기 적으로 결합 된 큐 비트의 공명 주파수 변화를 측정함으로써 접합에 의해 광자 흡수 직후에 광자의 수를 평가 하였다 (도 2) 실험에서, QCR을 사용한 냉각 시간은 공진기의 광자 수의 시간적 변화를 측정하기 위해 변화되었다 결과적으로, 바카라 규칙도 공진기에 전자 레인지에 의해 도입 된 3 개의 광자는 대략 50 나노초에서 007 미만으로 감소 될 수 있음을 발견했다 (1 개의 나노초는 1 억 1 억 분의 1) 이는 바카라 규칙도 공진기의 광자가 QCR을 사용할 때보 다 약 15 배 빠르게 감소 함을 나타냅니다
그림 2 QCR을 사용하여 공진기에서 광자의 냉각과 큐 비트를 사용한 측정
(왼쪽) : (오렌지)와 냉각 후 (녹색)
(오른쪽) : 양자 회로 냉각으로 인한 공진기의 광자 수 변화의 냉각 시간 의존성
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
11612_11691희석 냉장고의 설정 온도 변경되었고, 하나 미만의 광자가 공진기에 열적으로 도입되었다 또한, 공진기에서 열적으로 흥분된 광자를 바카라 규칙도 및 정상 전도 접합에 의해 약 100 나노초 동안 흡수되었고, 바카라 규칙도 큐 비트를 사용하여 광자의 수를 측정 하였다 결과적으로, 한 곡물 미만의 적은 수의 광자조차도 100 나노초의 적은 냉각 전과 비교하여 광자의 수를 줄일 수 있다는 것이 처음으로 나타났습니다 (그림 3) 이 연구는 고속 양자 회로 냉각이 광자 수가 1 미만인 양자 영역에서 바카라 규칙도 공진기에 효과적이라는 것을 암시한다 또한 Quantum 회로는 열의 영향으로 인해 양자 속성을 잃어버린 양자 회로가 양자 회로 냉각 기술을 사용하여 "보호"될 수 있음을 보여 주었다
그림 3 바카라 규칙도 공진기에서 열적으로 흥분된 광자의 양자 회로 냉각
컬러 제곱은 실험 결과이며 실선은 수치 결과입니다 수직 축은 바카라 규칙도 큐 비트의 주파수 이동과 이로부터 추정 된 광자 수의 변화를 보여준다
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
앞으로이 측정 기술을 사용하여 바카라 규칙도 큐 비트의 더 빠르고 더 높은 충실도 초기화를 달성하기위한 요소를 개발하고 평가할 것입니다 또한, 우리는 바카라 규칙도 큐 비트 및 공진기뿐만 아니라 자기 재료로 실현 된 양자 회로에서도 양자 회로 냉각의 효과를 입증하는 연구를 수행 할 것이며, 열과 외부 환경의 영향을 억제함으로써 양자 기술의 사회적 구현으로 이어질 것입니다
게시 된 잡지 :물리 검토 적용
용지 제목 : 양자 정권에서 빠른 양자 회로 냉장 조사
저자 : Shuji Nakamura, Teruaki Yoshioka, Sergei Lemziakov, Dmitrii Lvov, Hiroto Mukai, Akiyoshi Tomonaga, Shintaro Takada, Yuma Okazaki, Nobu-hisa Kaneko, Jukka Pekola, and Jawna-jawhisa kaneko
doi : 101103/physRevapplied23l011003