Сверхпроводящие квантовые компьютеры станут компактнее благодаря графену

5 октября 2020

На днях в один и тот же день в издании Nature были опубликованы две разные статьи, посвящённые прибору на основе графена. Этот прибор — болометр, изобретённое около 150 лет назад устройство для регистрации электромагнитного излучения. Интересно, что оба новых исследования с использованием графена продвинуло этот материал в новейшую область — сферу квантовых компьютеров. Графен, как выясняется, пригодится даже там.

Для считывания состояния кубитов в сверхпроводящих квантовых компьютерах обычно используют замеры напряжений и сложные схемы усилителей, что делает конструкцию очень громоздкой и препятствует наращиванию производительности. Выходом может стать измерение энергии электромагнитного поля кубита, но для этого нужен крайне чувствительный датчик с высочайшей скоростью измерения энергии. Теоретически на эту роль годятся болометры, но до сих пор для этого не было предложено датчика с подходящими параметрами.

Группа финских учёных из Университета Аалто предложила в качестве чувствительного элемента болометра использовать графен. Графен обладает очень низкой теплоемкостью. Даже небольшое изменение энергии ведёт к изменению температуры графена и меняет его сопротивление, а именно так и работают болометры. Падающее на них электромагнитное излучение ведёт к нагреву активного элемента и через изменение его сопротивления позволяет измерить энергию излучения.

Созданное финскими учёным устройство оказалось способно измерить энергию излучения за 200 наносекунд или около того, что с огромным запасом перекрывает время когерентности кубитов в современных сверхпроводящих квантовых компьютерах. Чувствительность прибора также оказалась рекордной для аналогичных решений. Прибор фиксировал изменение в несколько мегагерц при попадании на него энергии в несколько аттоватт.

Похожее по действию устройство предложили также исследователи из США и Южной Кореи, что нашло отражение во второй статье в Nature. Команда из Гарвардского университета, Массачусетского технологического института, Института фотонных наук, Пхоханского университета науки и технологии (Корея) и компании Raytheon BBN Technologies сообщила, что её графеновй датчик способен «в 100 тыс. раз превзойти коммерческие аналоги».

Болометр американских учёных, как и болометр финских исследователей, использует в виде активного (регистрирующего) элемента графен. Но он ещё имеет в своей основе так называемый джозефсоновский переход, что позволяет дополнительно повысить точность измерений. Утверждается, что изобретённая учёными система способна зафиксировать энергию одиночного фотона. Подобная чувствительность, кстати, это не только путь к квантовым компьютерам, но также возможность создать крайне чувствительные радары, лидары и прочие локационные решения. Поэтому, например, все исследования американской группы финансируются военными.

3dnews

Хочешь узнать больше - читай отзывы

← Вернуться на предыдущую страницу

Читайте также:

Міллі Боббі Браун у купальнику похизувалася засмаглими формами. Фото 29 июня 2025

21-річна британська акторка та невістка легендарного рок-музиканта Джона Бон Джові Міллі Боббі Браун потішила шанувальників гарячим контентом з відпочинку на пляжі. 

41-річна дизайнерка Катя Сільченко розповіла, який продукт більше не їсть. Фото 29 июня 2025

41-річна дизайнерка Катя Сільченко вирішила відмовитися від цукру у своєму харчуванні та наробила фото у купальнику, аби продемонструвати результат. 

Гіга та Пивоваров стали "Заслуженими артистами України" 29 июня 2025

Президент України Володимир Зеленський до Дня Конституції України надав звання "Заслуженого артиста України" двом виконавцям. 

 

Вас могут заинтересовать эти отзывы

Каталог отзывов





×

Выберите область поиска

  • Авто
  • Одяг / аксесуари
  • Роботодавці
  • Інше