Qubits, eller kvantbitar, är de viktigaste byggstenarna i hjärtat av varje kvantdator. För att utföra en beräkning, signaler riktas till och från qubits. Dock, qubits är extremt känsliga för störningar från sin omgivning, och måste skyddas från yttre signaler, särskilt från magnetfält. Det är ett allvarligt problem att enheterna är byggda för att skydda qubits från oönskade signaler, känd som icke -ömsesidiga anordningar, producerar själva magnetfält. Dessutom, de är flera centimeter stora, vilket är problematiskt, med tanke på att ett stort antal sådana element krävs i varje kvantprocessor.

Nu, forskare vid Institute of Science and Technology Austria (IST Austria), samtidigt med konkurrerande grupper i Schweiz och USA, har minskat storleken på icke -ömsesidiga anordningar med två storleksordningar. Deras enhet, som de jämför med en trafik rondell för fotoner, är bara ungefär en tiondels millimeter stor, och - ännu viktigare - det är inte magnetiskt. Deras studie publicerades i open access journal Naturkommunikation .

När forskare vill ta emot en signal som en mikrovågsfoton från en qubit, samtidigt som det förhindrar buller och andra falska signaler från att resa mot qubit, de använder icke -ömsesidiga enheter, såsom isolatorer eller cirkulatorer. Dessa enheter styr signaltrafiken, ungefär som hur trafiken regleras i vardagen. "Tänk dig en rondell där du bara kan köra moturs, "förklarar författaren Dr Shabir Barzanjeh, en postdoc i professor Johannes Finks grupp vid IST Austria. "Vid utgång nummer ett, på botten, där är vår qubit. Dess svaga signal kan gå till utgång nummer två högst upp. Men en signal som kommer in från utgång nummer två kan inte färdas samma väg tillbaka till qubit. Den tvingas resa moturs, och innan den når utgång ett, det möter utgång tre. Där, vi blockerar det och hindrar det från att skada qubit. "

De "rondeller" som gruppen har utformat består av aluminiumkretsar på ett kiselchip och de är de första som baseras på mikromekaniska oscillatorer:Två små kiselstrålar svänger på chipet som strängarna på en gitarr och interagerar med den elektriska kretsen. Dessa enheter är små i storlek - bara ungefär en tiondels millimeter i diameter. Detta är en av de stora fördelarna som den nya komponenten har jämfört med sina traditionella föregångare, som var några centimeter breda.

För närvarande, bara några qubits har använts för att testa principerna för kvantdatorer, men i framtiden, tusentals eller till och med miljoner qubits kommer att kopplas samman, och många av dessa qubits kommer att kräva sin egen cirkulator. "Tänk dig att bygga en processor som har miljontals sådana centimeterstora komponenter. Det vore enormt och opraktiskt, "säger Shabir Barzanjeh." Genom att använda våra icke-magnetiska och mycket kompakta chipcirkulatorer gör det i stället livet mycket enklare. "Men vissa hinder måste övervinnas innan enheterna kan användas för den här specifika applikationen. Till exempel, den tillgängliga signalbandbredden är för närvarande fortfarande ganska liten, och erforderliga drivkrafter kan skada qubitsna. Dock, forskarna är övertygade om att dessa problem kommer att visa sig vara lösbara.