Baanbrekende quantumversterker gebruikt 90% minder stroom

Om quantumrekenkracht te benutten, zijn versterkers nodig die de qubitsignalen uitlezen en versterken. Deze genereren ze echter warmte die leidt tot decoherentie van de qubits. Nu is een versterker ontwikkeld die slechts een tiende van het vermogen verbruikt van de beste momenteel beschikbare versterkers. Deze doorbraak kan een cruciale rol spelen bij het opschalen van toekomstige quantumcomputers.

Om gebruik te kunnen maken van de rekenkracht van een quantumcomputer, moeten qubits worden gemeten en omgezet in interpreteerbare informatie. Hiervoor zijn uiterst gevoelige microgolfversterkers nodig om ervoor te zorgen dat de zwakke signalen nauwkeurig worden gedetecteerd en uitgelezen. Het uitlezen van quantuminformatie is echter een uiterst delicate aangelegenheid – zelfs de kleinste temperatuurschommeling, ruis of elektromagnetische interferentie kan ervoor zorgen dat qubits hun integriteit en quantumtoestand verliezen, waardoor de informatie onbruikbaar wordt.

Omdat versterkers warmte genereren, veroorzaken ze ook decoherentie. Onderzoekers zijn daarom voortdurend op zoek naar efficiëntere qubitversterkers. Nu hebben de onderzoekers van Chalmers University of Technology een belangrijke stap gezet met hun nieuwe, zeer efficiënte versterker.

Alleen geactiveerd wanneer nodig

In tegenstelling tot andere laagruisversterkers is de nieuwe versterker van Chalmers pulsgestuurd: hij wordt alleen geactiveerd wanneer dat nodig is voor de versterking van qubits en staat dus niet continu aan.

Aangezien quantuminformatie in pulsen wordt verzonden, was een van de grootste uitdagingen om ervoor te zorgen dat de versterker snel genoeg reageerde om de qubitpuls correct te versterken. Het team van Chalmers loste dit op met een algoritme dat het versterkingsproces optimaliseert. Om hun aanpak te valideren, ontwikkelden ze ook een nieuwe methode om het ruisniveau en de versterking van een pulsgestuurde microgolfversterker te meten.