Nadprzewodzące obwody do przesyłania informacji kwantowych
Projektując układ elektroniczny, inżynierowie kierują się dokładną znajomością właściwości każdego z podzespołów. Każdy rezystor, kondensator, tranzystor i mikrochip posiada szczegółowe specyfikacje, opisujące, w jaki sposób przetwarza on różne sygnały. W projekcie "Advanced quantum measurement and detection for superconducting quantum circuits" (SQUBET) pracowano nad budową nadprzewodzącego obwodu kwantowego, kierując się takimi sami wymaganiami. Badacze uczestniczący w projekcie SQUBET wykorzystali tomografię kwantową do określenia działania poszczególnych podzespołów. Mówiąc dokładniej, konieczne było sprawdzenie oczekiwanego działania bramki kwantowej oraz zidentyfikowanie wejściowych bitów kwantowych. Naukowcy posłużyli się fotonami jako bitami kwantowymi, które współpracując ze sobą pełnią rolę procesora informacji kwantowych. Zbudowano wysoce czuły nadprzewodzący detektor mikrofal, który umożliwia określanie liczby fotonów w impulsie świetlnym. Opracowano także model teoretyczny działania detektora, oparty na efekcie Kerra, polegającym na wytwarzaniu różnych zjawisk przez fotony przeskakujące między sąsiednimi odblaskowymi wnękami. Szczegółowa analiza błędów w tomografii kwantowej wskazała na obecność zakłóceń w pomiarach. Prace badawcze prowadzone w ramach projektu SQUBET nie ograniczały się jednak do pomiarów i analizy ich wyników. Badanie objęło wszystkie aspekty — od projektu i produkcji detektora po uruchomienie aparatury. Po zakończeniu realizacji projektu SQUBET prowadzone są dodatkowe prace. Mają one na celu uzyskanie dokładnych opisów teoretycznych właściwości każdego podzespołu obwodu kwantowego. Ostatecznie badacze mają być w stanie przewidzieć dla każdego wejściowego bitu kwantowego jego wartość wyjściową, po jego przetworzeniu i bez założeń a priori dotyczących złożonego układu.
Słowa kluczowe
Układy elektroniczne, nadprzewodniki, technologia kwantowa, tranzystory, mikrochipy, obwód kwantowy, tomografia kwantowa, fotony, detektor
