Control y lectura de un qubit superconductor utilizando un enlace fotónico

Área de la Ciencia:

• La computación cuántica
• Procesamiento de información cuántica superconductor
• Ingeniería criogénica

Sus antecedentes:

• Las computadoras cuánticas universales requieren millones de qubits.
• Los procesadores superconductores actuales están limitados a unos pocos miles de qubits debido al cableado complejo y la carga de calor.
• Los métodos existentes implican múltiples líneas coaxiales por qubit, lo que dificulta la escalabilidad.

Objetivo del estudio:

• Para introducir un nuevo enlace fotónico para entregar señales de microondas a los qubits superconductores.
• Para demostrar la viabilidad del uso de fibras ópticas para el procesamiento de información cuántica.
• Para superar las limitaciones de escalabilidad de las arquitecturas de computación cuántica actuales.

Principales métodos:

• Utilizando una fibra óptica para guiar la luz láser modulada desde la temperatura ambiente a un fotodetector criogénico.
• Empleando un enlace fotónico para entregar señales de microondas con ruido de disparo limitado a temperaturas de millikelvin.
• Integrar el enlace fotónico con procesadores cuánticos superconductores para el control y la lectura de qubits.

Principales resultados:

• El control de alta fidelidad y la lectura de un qubit superconductor se lograron utilizando el enlace fotónico.
• El enlace fotónico cumple con los estrictos requisitos para el procesamiento de información cuántica superconductora.
• Se ha demostrado una entrega eficiente y masivamente multiplexada de pulsos coherentes de control de microondas.

Conclusiones:

• El enlace fotónico desarrollado proporciona una solución escalable para controlar y leer los qubits superconductores.
• Esta tecnología ofrece un camino viable hacia la construcción de computadoras cuánticas universales con millones de qubits.
• Las interconexiones basadas en fibra óptica son cruciales para avanzar en el procesamiento de información cuántica a gran escala.